基于Fluent对某型号除尘设备进行除尘仿真的二次开发.pdf
《基于Fluent对某型号除尘设备进行除尘仿真的二次开发.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Fluent对某型号除尘设备进行除尘仿真的二次开发.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、:./.基于 对某型号除尘设备进行除尘仿真的二次开发高铭泽邹 胜刘文可(惠州市赢合科技有限公司广东 惠州)摘 要:锂电池极片分割机一般需要配备相应的除尘装置来清除分切过程中产生的粉尘颗粒以确保极片生产过程中的洁净度以及电池质量 目前市场上常见的除尘装置有毛刷除尘装置及负压除尘装置 在设备设计阶段可以通过耦合计算流体动力学和离散粒子法对设备性能进行预测从而降低试错成本 现有的颗粒壁面条件模型忽略了壁面对颗粒吸附的影响导致小粒径颗粒在除尘设备中的除尘率一直过于理想(除尘率接近.)与实际生产过程中极片表面会附着细小粉尘的现象不符 因此该文运用用户自定义接口对 中的颗粒的壁面边界条件进行重新定义使壁面
2、对颗粒产生吸附作用 在加入壁面吸附条件后设备对小于 颗粒的除尘率降至.左右使得仿真结果更具有可靠性与实际生产过程中观察的现象相符关键词:粉尘颗粒计算流体动力学离散粒子法用户自定义接口颗粒壁面边界条件中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):.()().(.).().:引 言分切是电池生产的一个重要环节其主要目的是为了将辊压后成型的大型极片切割成合适大小的单个极片从而为不同类型的设备制作适用的电池 目前极片的分切方式可以大致分为刀片切割和激光切割 圆盘剪是刀片分割方式的一种它可以通过上下刀片的旋转实现对锂电池极片的分割 然而在分切的过程中粉尘的产生是不可避免的一个问题这些粉尘会对电池本身造
3、成污染以及不可逆的伤害例如击穿隔膜导致电池短路以及电池自放电率提高从而导致电池使用风险增加 因此为了确保电池能够安全使用需要使用除尘设备对生产过程中产生的粉尘进行处理 然而市面上拥有繁多的除尘装置如何选择成为关键 工业上在对设备进行设计时通常会使用计算流体动力学()对设备性能进行预估从而降低试错成本 作为一款主流的 仿真软件其内置的大量数学模型为计算不同的仿真任务奠定了基础在 中求解颗粒流的模型可以根据耦合连续相与离散项的方式分为两个类别:欧拉欧拉模型()以及欧拉拉格朗日模型()二者在对颗粒流进行计算时都采用局部平均纳维斯托克斯方程()对连续相进行求机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)研
4、究与试验收稿日期:作者简介:高铭泽()男山东淄博人硕士研究生研究方向:流体仿真及优化解 不同之处在于前者将颗粒视为连续相通过计算波兹曼方程()对颗粒进行求解 而后者将颗粒视作离散项通过求解牛顿第二定律实现对颗粒物的力学分析以及路径等信息的追踪 中的离散粒子法()是一个非常具有代表性的拉格朗日模型主要用于离散项的轨迹计算 相较于欧拉欧拉模型欧拉拉格朗日模型能提供更加具体的颗粒信息通如速度受力位置等 然而现有的离散粒子法的壁面条件没有考虑壁面对颗粒物的吸附作用导致小粒径颗粒的仿真结果过于理想对小于等于 的粒径的除尘率都在 以上仿真结果与实际工况中所遇到的现象有极大的差距为了提升 求解器的能力 为用
5、户提供了用户自定义接口()使得用户的自编程序可以动态连接到 求解器上如添加新的边界条件、初始化数据、输出数据等 颗粒的边界条件也可以通过编写 代码进行修正颗粒每与壁面碰撞一次该函数将被执行一次根据自定义的边界条件(如根据颗粒速度判断是否继续跟踪颗粒)实现壁面对颗粒的捕捉 因此通过 对 中的颗粒壁面条件的二次开发可实现在特定条件下壁面对颗粒的吸附从而使仿真结果更具有参考价值 王登超在其论文中对壁面吸附模型进行了验证 笔者将以某型号除尘设备为模型进行简化通过单向耦合欧拉与拉格朗日模型对不同粒径的颗粒在添加和不添加壁面吸附条件时进行除尘仿真并对比二者的结果 临界速度求解模型及案例设置文中所采用的仿真
6、模型为某型号极片切割机如图 所示 根据现阶段施行的国家标准将对.的颗粒进行除尘仿真图 除尘设备模型示意图 在不添加壁面吸附条件时设备对于小粒径颗粒的除尘效果过于理想如图 所示与实际情况不符因此文中将针对壁面对颗粒的吸附条件进行阐述并通过 在 中对粒子的壁面边界条件进行重新定义图 除尘设备在未添加壁面吸附效果时除尘率随颗粒粒径的变化.临界速度求解模型在极 片 切 割 过 程 中 会 产 生 大 量 以 氧 化 铝()颗粒为主的粉尘这些颗粒的密度为 /在文中将其假设为惰性材料在分析颗粒物在负压吸尘装置中受壁面吸附影响的临界条件之前首先对颗粒的受力情况进行分析 由于受到算力限制文中将不考虑颗粒与颗粒
7、之间的碰撞 颗粒与空气之间的交互将主要考虑重力()升力()压力梯度力()以及空气阻力()的影响如图 所示图 单个颗粒在流场中的受力分析 重力:颗粒受重力()影响的程度主要却决于颗粒粒径 以及材料密度 文中颗粒材料均为氧化铝颗粒因此颗粒受重力的影响将取决于自身粒径大小即:()空气曳力和阻力:颗粒受到的曳力或阻力与颗粒和连续相之间的相对速度有关当颗粒速度()小于连续相速度()时颗粒受曳力反之为阻力文中使用的曳力模型为圆球模型即:()()式中:为颗粒直径为液体密度 和 分别为颗粒和液体的速度该模型中的曳力系数 由式()求得其中 研究与试验 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用为常数根据不同区间的
8、颗粒物的雷诺数和 对这三个常数进行了定义()升力:指出当颗粒与流体之间存在速度差且周围流场存在一个垂直于颗粒运动方向的速度梯度时颗粒会受到一个从低速度指向高速度方向的升力作用 吸附一般发生在壁面颗粒直径普遍小于边界层厚度由于靠近壁面位置的速度梯度较大升力也应作为影响因素之一考虑其中 升力模型在 中的计算公式如下:.().().()式中:是液体的动力粘度压力梯度力:压力梯度力与压力梯度方向相反()等通过对能量的分析推断出了颗粒被壁面吸附的临界条件即当法向速度小于临界速度时颗粒会被吸附反之颗粒将反弹 通过分析颗粒与壁面碰撞时的能量变化可以计算不同材料、不同粒径颗粒被壁面吸附的临界速度 如图 所示在
9、颗粒未与壁面发生碰撞时颗粒受空气流动的影响和自身势能的转化拥有一定的动能 在与壁面刚刚发生接触时动能()和表面能()将转化为弹性势能()当弹性势能大于壁面表面的粘附能()时颗粒会反弹并挣脱壁面的吸附其弹性势能将再次转化为动能()因此可以将粘附能与弹性势能数值相等时的情况作为颗粒能否发生反弹的判断依据图 颗粒与壁面碰撞时能量变化示意图 根据能量守恒弹性势能与有效动能和表面能的关系可以被定义为:()其中颗粒的动能()的计算公式为:()于 年推导出了两个弹性球体之间在发生碰撞时所产生的接触力从而可以对接触时间以及形变量进行预估这为后期的碰撞模型发展奠定了基础 在 年 以 及 通过改进 碰撞模型提出了
10、新的 碰撞模型其主要优势在于考虑了表面对轻载荷颗粒的吸引的影响 王登超在论文中详细阐明了颗粒从碰撞到分离的过程 在颗粒的回弹阶段颗粒表面的接触距离必须达到一定的距离才能完成分离 在这个过程中造成的能量损失计算公式为:.()因此在计算临界速度时可以假设颗粒储存的弹性势能刚好可以克服粘附能此时将方程联立后可以求得颗粒被壁面吸附的临界速度()为:./()式中:分别为有效半径有效杨氏模量以及粘附功 其计算公式分别为:()()()式中:为泊松比 为接触双方的表面自由能下角标、表示发生碰撞的两个颗粒 此模型将会通过 被编译到 中从而增加壁面对颗粒的吸附效果.仿真设置为了测试壁面吸附边界条件对仿真结果的影响
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 Fluent 型号 除尘 设备 进行 仿真 二次开发
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。