[发明专利]一种用于确定高炉炉顶煤气流运动与粉尘分布的方法

摘要

本发明公开了一种用于确定高炉炉顶煤气流运动与粉尘分布的方法，通过根据煤气流湍流运动的N‑S方程，得出了煤气流流动的精准理论模型，同时结合模式理论和湍流分析理论对湍动能方程进行模拟封闭并修正模拟参数，利用TSDIA对湍流耗散方程进行模拟，得到了高炉炉顶煤气流湍流模型。根据所建立的煤气流湍流模型，获得炉顶煤气流运动的速度场信息，同时基于气固两相的湍流交互作用，对高炉炉顶粉尘进行全面受力分析，利用牛顿定律建立了炉顶粉尘颗粒的运动模型。通过对湍流模型和粉尘颗粒的运动模型之间的耦合，最终得到了基于相间交互作用的高炉炉顶混合模式分布模型，通过此模型可精准确立高炉炉顶煤气流运动与粉尘分布。

主权项

1.一种用于确定高炉炉顶煤气流运动与粉尘分布的方法，其特征在于，所述方法包括：根据高炉炉顶内煤气流的特点给出的合理假设，建立粉尘和煤气流间交互作用的煤气流N‑S方程，所述煤气流N‑S方程为：其中ui，uj为煤气流在不同方向上的速度，Fpi，Fsi为单位体积内粉尘颗粒群作用于煤气流的质量力，分别代表Stokes阻力和Saffman升力，μ为煤气流的动力粘性参数，P为高炉炉顶的压力，ρ为煤气流的密度；对所述煤气流N‑S方程进行Reynolds时均运算，得到湍动能方程和湍流耗散率方程，从而建立初级煤气流湍流模型；基于所述初级煤气流湍流模型，并根据第一源项和第二源项，得到不封闭的煤气流湍流模型，其中，所述第一源项为粉尘颗粒对煤气流的Stokes阻力产生的源项，所述第二源项为粉尘颗粒对煤气流的Saffman升力的反作用力产生的源项；对所述不封闭的煤气流湍流模型进行模拟封闭，从而得到完整的高炉炉顶煤气流湍流模型；对处于煤气流中的粉尘颗粒进行受力分析，并基于所述受力分析的结果和建立的三维坐标系中提出的假设，建立粉尘颗粒运动模型；利用气、粉两相间的湍流交互作用，将所述完整的高炉炉顶煤气流湍流模型和所述粉尘颗粒运动模型进行耦合，得到用于确定高炉炉顶煤气流运动与粉尘分布的高炉炉顶粉尘混合模式分布模型。