2020
年增刊
前言
水泥工程系统粉体物料的主要输送方式是气力输送，包括气力输送泵，气力提升泵，仓式泵，料封泵，空气输送斜槽等设备。气力输送系统由气力输送设备和管道组成，在输送过程中，由于粉体和输送管道的相互作用，导致输送过程效率下降，同时粉体颗粒对管道造成冲蚀磨损。计算流体力学（CFD ）是计算机辅助工程（CAE ）的主要分支，广泛应用于科学研究、工程设计中。Fluent 是目前国际上通用的商用CFD 软件包，用于模拟复杂条件下的流动、热传递和化学反应。本文基于Fluent 软件对气力输送管路的弯管两相流场进行了定性仿真模拟，简要介绍Fluent 程序求解步骤，为输送管路的优化设计和复杂流体分析提供理论依据。1
本文选用某工程输送管道一段80°弯管建立简化模型：弯管内径d =150mm ，弯管半径R =300mm ，进口直段长度500mm ，弯管出口角度80°，出口直段长度500mm ，模型剖面示意见图1。
入口
出口
500
吸咪头500
80°
150
ΦR 3
水平面
00
图1
弯管模型
互联互通软件基于Fluent 软件平台对流场的模拟包括：（1）前处理器：可以通过GAMBIT 模块建立计算模型、进行网格划分，也可以通过导入其它主流建模软件模型或中间格式，使用Fluent Meshing 模块划分网格；
（2）求解器：基于Fluent 进行参数设置和求解计算。求解器是流体计算软件的核心．可对基于非结构化网格进行求解；
（3）后处理器：通过对计算结果的后处理，实现图形图表化的输出显示。
本次使用SolidWorks 软件3D 建模，导入Fluent
Flow Meshing 模块进行划分网格，网格划分质量会直接影响到计算结果。为了平衡计算工作量和计算的准确性，此次计算共划分弯管六面体网格数量
75540个。经检查网格质量良好，见图2。
图2
弯管网格模型
ei硅钢片2
求解计算
粉体颗粒随高速气流在管道里流动，气体是连
剩余污泥泵续相，粉体是离散相，这是典型的气固两相流模型。因此计算模型使用离散相模型，选用稳态流场，湍流模型选用Realizable k -ε模型，具有较高的经济性和计算精度。设置弯管入口边界条件为速度入口，标
准压力空气入口速度5m/s ，出口为自由流出边界，标准壁面条件，气固双向耦合采用SIMPLE 求解方案。求解计算180步后残差收敛，见图3。
钽酸锂晶片
选择相同入口引入颗粒模型，颗粒直径100
μm ，质量流量0.1kg/s ，忽略壁面回弹和颗粒间的相互作用。通过CFD-POST 后处理软件输出压强云
图、速度云图等计算结果。3
结果分析
（1）压强云图见图4，弯管的进口压强高于出口压强，整体的压强呈现下降趋势，同时由于弯管离心
中图分类号：TQ172.6文献标志码：B 文章编号：1007-0389（2020）Z1-34-02【DOI 】10.13697/jki.32-1449/tu.2020.Z1.011
基于Fluent 的气力输送弯管流场仿真模拟
胡盛翔（中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏南京211100）
胡盛翔：基于Fluent 的气力输送弯管流场仿真模拟
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