基于壁面射流的虚拟冲击式采样分离器的优化

为了提高现有虚拟冲击技术下的呼吸性粉尘采样分离器的分离标准差，采用壁面射流中的附壁效应，结合模型角度改变对颗粒捕获效率的影响，在凸型内壁的分离腔基础上，研究加速喷嘴尾部的角度、外壁面顶点的角度和喷嘴至收集腔的距离3个方面因素对于模型分离效率的影响。采用有限元软件ANSYS Fluent的气固两相流数值仿真，仿真模拟分离器的内部流场，在仿真过程中对颗粒进行捕捉跟踪，将计算出的分离效率与BMRC曲线的标准进行比较。结果表明：与凸型内壁结构的采样分离器模型相比，改进后的呼吸性粉尘采样分离器在粒径较小处的分离效率方程更贴近BMRC曲线，分离偏差均小于1.6%,分离标准差达到了δ₂=2.31%,在参考模型的分离标准差上提高了12.83%。