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本文以RAH-66直升机的T800发动机惯性粒子分离器为原型,提炼出分叉管道模型进行实验和数值分析。根据分离器模型的流道特点,进而将清除流通道简化为不同扇角弯道,并进行气固流动规律分析。针对无预选惯性分离器壁面附近小尺度颗粒分离效率低的缺点,研究了带射流方腔结构内的气固流动,为进一步设计高效的惯性气固分离设备提供依据。为了细致分析气固两相流动与分离特点,文中分析了单个球形颗粒受力以及同壁面的碰撞模型;在实验中使用高速摄影和PIV技术,结合数字图像处理技术跟踪固体颗粒的运动轨迹,实现了对颗粒运动轨迹和颗粒浓度的研究;数值计算采用FLUENT和EDEM软件耦合模拟计算通道内气流速度为10～100m/s,颗粒直径为5～500μm的气固两相流动。通过理论分析、实验和数值模拟结果,可以得出以下结论:(1)分叉管道流道:同一密度和粒径范围的颗粒,块状颗粒的分离效果好于球形颗粒;随着主流速度的增加,直径100μm下的颗粒的分离效率跟着增加,但颗粒直径大于100μm的颗粒分离效率会受到速度大小与碰撞的双重影响;颗粒的分离效率将受到流量系数带来的回流影响。(2)本文提出了颗粒分布指标:分布系数η和分布方差σ。方截面弯道内小尺度颗粒(10μm)随着气流速度和弯管扇角的增加,颗粒分布系数会逐渐增加,聚集度越来越高,但压力损失会增加。对于90o方截面弯道流动,速度越大、颗粒尺度越大、颗粒密度越大,越容易实现空气气流中的小尺度颗粒分离。(3)带射流的方腔流动:颗粒在射流的影响下聚集在方腔上部,随着下游距射流孔后距离的增加,靠近上壁面的颗粒越来越多,中下部颗粒越来越少,但在下壁面附近有颗粒聚集现象;颗粒越小,射流影响越大,低浓度区域越大;射流速度越大,对颗粒分布影响越大,低浓度区域越宽。