Использование математических моделей турбулентности для определения газодинамических характеристик ударно-центробежной мельницы

Abstract

В статье рассмотрена аэродинамика ударно-центробежной мельницы. Посредством численного трехмерного моделирования проведены теоретические исследования использования математических моделей турбулентности для определения газодинамических характеристик ударно-центробежной мельницы. В работе исследовались наиболее распространенные в настоящее время модели турбулентности с двумя дифференциальными уравнениями: стандартная модель турбулентности k-ε, модель Baseline, модель Shear Stress Transport. Трехмерное численное моделирование включало в себя построение трехмерной геометрической модели ударно-центробежной мельницы с заданием расчетной области, построение гексагональной расчетной сетки в полученной расчетной области, задание граничных условий на входном и выходном патрубках и проведение вычислений с последующей обработкой полученных данных. Определены аэродинамические характеристики воздушного потока ударно-центробежной мельницы, такие как массовый расход воздуха, степень повышения давления, температура воздуха, средняя скорость воздушного потока в входному патрубке, средняя скорость воздушного потока на внутренних и внешних кромках разгонных лопаток. Построены графические зависимости влияния частоты вращения рабочего органа мельницы на скорость воздушного потока в рабочей камере мельницы, а также на значения кинетической энергии турбулентности. На основании значений кинетической энергии турбулентности дана характеристика структуры воздушного потока в межлопаточной области при использовании исследуемых моделей турбулентности. Представлено сравнение теоретических и экспериментальных данных определения массового расхода воздуха в выходном патрубке ударно-центробежной мельницы при разной частоте вращения ротора. По результатам проведенных теоретических исследований сделан вывод о пригодности исследуемых моделей турбулентности для моделирования аэродинамики в ударно-центробежной мельнице