气垫带式输送机气垫流场研究

【摘要】： 随着港口、煤炭、电力、矿山、粮食、化工和冶金等行业的发展,气垫带式输送机的应用范围和所起到的作用在日渐增广增加。气垫带式输送机的气垫技术是其工作及应用成功与否的关键,也是气垫带式输送机向前发展的一个重要基础。这样,气垫流场研究的深入和完善也显得日渐重要。目前,国内外在气垫盘槽开孔排布方式和防止输送带跑偏等方面的研究还不是很完善,所以本文对此做了一些深入的研究。 本文阐述了气垫带式输送机的国内外研究现状,给出了气孔附近气体流动模型、气体在横截面上的出流模型和气垫的数学描述等理论基础。介绍了各种可能造成气垫带式输送机输送带跑偏的影响因素。本文自行设计制作长1m的PVC静态实验模型,运用激光测速系统(LDV)和U形管系统检测实验工况气垫压力分布和速度矢量分布。同时,运用CFD软件(FLUENT)来设计与实验相同工况条件下的模拟研究,结果验证了数值模拟与实验一致。为了弥补气垫带式输送机等距不等孔盘槽气孔排布方向上研究的不足,对不同的盘槽排布方式进行了三维数值模拟,并分析了压力分布和速度分布结果,比较得出等距不等孔气孔排布方式优化参数方式。为了进一步提高气垫带式输送机实际工况中的运行稳定性,在优化盘槽气孔排布方式基础上对盘槽平衡孔的开设方式进行了三维数值模拟,分析了平衡孔开设方式对气垫压力分布、速度矢量分布和平衡作用力的影响,获得了最佳的盘槽平衡孔开设方式。通过对结果的分析得出如下主要结论: (1)在盘槽气孔排布模拟计算中,在气垫中心部分77%-82%范围内的气流构成压力联通且该区域决定了该气垫的承载能力; (2)在盘槽边侧超过盘槽边排孔开设平衡孔会增加该侧压力分布,开孔位置往盘槽中心方向超过边排孔则会相反减少该侧气垫压力; (3)在气垫中心90%区域,压力在1800-2260Pa之间,速度在1.2-15.2m/s之间。最佳平衡孔开设方式应该是位于盘槽角27°处,开设的平衡孔中心轴线方向应是径向偏水平成24°。 本文的研究为更深入更完善的研究气垫压力分布和速度分布等流场规律提供了参考。但由于受到实验密封技术和模型输送带固定等条件的限制,本文在实验装置设计及方案上还有待进一步的完善。