基于非线性规划模型的旋风除尘器设计优化

作为工业生产应用中一种重要气固两相分离装置,旋风除尘器的应用广泛分布于船舶制造、石油化工、煤炭发电、资源开发等产业领域。基于经典Leith-Licht理论所提出的旋风除尘器半经验设计方法,依据紊流混掺层流分离理论,结合实际含尘空气及其中颗粒物理参数,以旋风除尘器的结构尺寸为变量,建立相应捕集效率数学模型。根据数学模型选择优化目标函数,以自编代码为工具,利用优化设计的思想,采用非线性规划模型对旋风除尘器尺寸进行设计。最后结合计算流体力学(CFD)方法对优化后的尺寸模型进行除尘效率验证。仿真结果表明,改进后的数学模型理论计算与建立的仿真模型计算结果相吻合,误差仅为1.41%。该方法克服了传统设计方法实验验证周期长、经济性差等缺点,对旋风除尘器的优化设计具有重要的工程应用价值。