防风抑尘网非均匀孔隙率的优化研究.pdf

分 类 号 密 级

太原理工大学
硕 士 学 位 论 文



题 目 防风抑尘网非均匀孔隙率的优化研究

Study on non-uniform porosity design optimization
英文并列题目 for porous fences


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研究生姓名： 何鸿展
学 号： 2014520505
专 业： 建筑与土木工程
研 究 方 向： 大气颗粒物控制
导 师 姓 名： 宋翀芳
职 称： 副教授


学位授予单位：太 原 理 工 大 学
论文提交日期 2017/4
地 址： 山西·太原
太 原 理 工 大 学
太原理工大学硕士研究生学位论文
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防风抑尘网非均匀孔隙率的优化研究

摘 要

孔隙率是影响防风抑尘网防护性能的最重要因素，最佳孔隙率的研究
是防风抑尘网优化设计的重点。基于目前研究结果中存在均匀孔隙率防风
网抑尘效果随料堆表面区域不同而异的规律，旨在获得料堆表面各区域抑
尘效果均佳的非均匀孔隙率分布。物料颗粒受力是导致散尘的直接因素，本
文以表面剪切力作为衡量抑尘效果的主要判据，系统的讨论不同孔隙率的
影响作用，探究均匀和非均匀孔隙率时料堆周围空气流场运动特性和料堆
表面动力学分布，计算最优的孔隙率组合，并研究防风网长度对抑制风蚀的
影响，主要结论如下：
（1）利用 Fluent 软件模拟均匀孔隙率防风网后露天料堆周围空气运动
特性，结果表明：孔隙率决定料堆周围流场结构，不同孔隙率防风网后气流
运动状态明显不同，低孔隙(ε<)时，大部分空气向上绕过防风网，网前后
竖向压差较大，网和料堆间存在涡旋，高孔隙率(ε≥)时，气流主要以渗流
形式通过防风网，迎风面为贴附流，料堆表面散尘规律与低孔隙率时相差较
大；同时，不同孔隙率防风网的显著抑尘位置不同，低孔隙率(ε<)时，迎
风面剪切力随孔隙率增大而减小，防护作用主要体现为减小料堆上部剪切
力，平顶面剪切力皆小于高孔隙率工况，但孔隙率为 0 时，平顶面和背风面
剪切力较大，抑尘效果不佳；高孔隙率(ε≥)情况相反，料堆迎风面中下部
扬尘受到明显抑制，各表面剪切力均随孔隙率增加而增大，抑尘效果随之减
I
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弱。
（2）基于均匀孔隙率研究结果，设置上部(εH)为低孔隙率(ε<)、下部
(εL)为高孔隙率(ε)的非均匀孔隙率防风网，分析来流风速 5m/s 时，6 种
典型非均匀孔隙率工况的速度矢量场、料堆表面相对风速、压力、堆场不同
高度相对风速和湍动能分布