[发明专利]一种褐煤微波干燥炉流场数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种褐煤微波干燥炉流场数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一通过gambit软件建立微波干燥炉腔体的物理模型，并划分网格，设置模型的边界条件，其中，物理模型的尺寸与试验微波干燥炉相同；步骤二将腔体的物理模型导入fluent软件中，在fluent软件中设置求解模型，并通过自定义选项加入水蒸汽吸热的UDF源项；步骤三在fluent软件中计算求解模型。对微波干燥炉腔体内部空气中的水蒸气添加吸热源项，通过对微波干燥炉数值模拟，得到腔体内部流场分布，为褐煤的微波干燥的理论和应用提供参考。

主权项

一种褐煤微波干燥炉流场数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：通过gambit软件建立微波干燥炉腔体的物理模型，并划分网格，设置模型的边界条件，其中，物理模型的尺寸与试验微波干燥炉相同；步骤二：将腔体的物理模型导入fluent软件中，在fluent软件中设置求解模型，并通过自定义选项加入水蒸汽吸热的UDF源项；步骤三：在fluent软件中计算求解模型；步骤一中，划分网格的具体步骤如下：先划分腔体面网格，步长为0.1‑0.5m；再划分腔体体网格，步长为0.1‑0.5m；最后划分罩子表面网格，对罩子表面部分进行网格加密,同时进行整体划分时越靠近罩子部分网格越密；模型的边界条件如下：腔体入口设置为速度入口，腔体出口设置为自由流出口，泵出口设置为压力出口，补风入口设置为压力进口，相邻两节单腔体间的上下出、入口设置为内部界面，并通过fluent软件给边界条件设置初始值；步骤二中，在fluent软件中设置求解模型的具体步骤如下：(a)湍流模型选用K‑epsilon模型，并通过自定义选项加入水蒸汽吸热的UDF源项；(b)压力‑速度耦合采用Simple算法，对流项差分格式采用二阶格式；(c)边界条件初始值按照试验测量参数修改，对控制方程进行耦合求解，当流场中残差小于10‑4时认为收敛，控制方程具体如下：质量守恒方程：∂∂xi(ui)=0---(1)]]>组分质量守恒方程：div(ρucS)＝div(DSgrad(ρcs))+SS  (2)动量守恒方程：∂(ρukui)∂xk=-∂p∂xi+ρfi+∂∂xk(μ∂ui∂xk)---(3)]]>能量守恒方程：div(ρuiT)=div(kCpgradT)+ST---(4)]]>式(3)‑(6)中，ui、uk表示不同方向的流速，其中，当下标等于1时，代表x方向的流速，当下标等于2时，代表y方向的流速，当下标等于3时，代表z方向的流速；xi、xk表示不同方向，其中，当下标等于1时，代表x方向，当下标等于2时，代表y方向，当下标等于3时，代表z方向；ρ：密度；u：流体流速；s：表示组分，其中组分为水蒸气或者空气；cs：单位体积组分s的质量；Ds：扩散系数；SS：单位体积内组分s的生成率；k：湍流脉动动能；T：流体温度；Cp：定压比热容；ST：单位体积内热源；div()：求括号内矢量的散度；grad()：求括号内梯度；p：压强；fi：不同方向流体加速度，其中，当下标等于1时，代表x方向的流体加速度，当下标等于2时，代表y方向的流体加速度，当下标等于3时，代表z方向的流体加速度；湍流粘度μt可表示为k和湍流脉动动能的耗散率ε的函数，即μt=ρCμk2ϵ---(7)]]>其中，Cμ＝0.09；在标准k‑ε模型中，k和ε作为两个基本未知量，对于不可压流体，与之相对应的输运方程为：∂(ρkiμi)∂xi=∂∂xj[(μ+μtσk)∂k∂xj]+Gk-ρϵ---(8)]]>∂(ρϵμi)∂xi=∂∂xj[(μ+μtσϵ)∂ϵ∂xj]+C1ϵϵkGk-C2ϵρϵ2k---(9)]]>式(8)与(9)中，μi，μk表示不同方向的湍流粘度；ki表示不同方向的湍流脉动动能，其中，当下标等于1时，代表x方向的湍流脉动动能，当下标等于2时，代表y方向的湍流脉动动能，当下标等于3时，代表z方向的湍流脉动动能；Gk：是由层流速度梯度而产生的湍流动能；C1ε＝1.44，C2ε＝1.92，σk＝1.0，σε＝1.3；xi、xj、xk表示不同方向，其中，当下标等于1时，代表x方向，当下标等于2时，代表y方向，当下标等于3时，代表z方向。