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本文利用CFD商用软件Fluent与风洞实验对不同类型防风网的防风抑尘性能和力学特性进行分析,并利用离散相模型,对导流型防风网后颗粒运动行为和颗粒受力进行模拟分析。研究工作基于流场特性分析网板的受力与结构稳定性,防风网的设置不仅能够降低沙堆表面的风速,还能降低沙堆表面的气流湍动强度,所以本文对颗粒的运动和受力进行专门研究。主要做了以下研究工作,并得出相应结论:(1)对导流型防风网与传统常规防风网的力学特性进行对比模拟。结果表明,产生网板阻力的主要原因是网板近壁面的前后压差和网后气流湍动形成的拖曳涡;风荷载随着风速的增大呈二次方性增长,当风速由3m/s增加到15m/s时,风载荷增长约20倍;导流型防风网在提高抑尘性能的同时并未增加支撑结构的投资。(2)利用风洞实验,对防风网的遮蔽效果进行实验研究,将实验与模拟的结果进行对比分析,对不同粒径组成的沙堆进行扬尘的实验。结果表明,沙堆扬尘主要发生在迎风面;当风速为1Om/s时,从不加设防风网到加设导流型防风网和圆孔型防风网扬尘收集量从493.32g.s-1.m-2分别降到0.13 g.s-1.m-2和0.11 g.s-1.m-2;当风速为13m/s时导流型防风网的起尘收集量为17.21 g.s-1.m-2,圆孔平板网的为0.99 g.s-1.m-2;风速由10m/s升高到13m/s时,导流型和圆孔型的扬尘收集量分别提升了 130倍和9倍。导流型防风网遮蔽下,网板与垛堆之间存在严重的颗粒回流,但颗粒未逃入大气中,所以遮蔽效果是最好的;实验中细混合沙起尘量是粗混合沙起尘量的100倍;扬尘中的颗粒粒径越小所占的质量比越低,数量比越高;所选数学模型进行的颗粒运动轨迹的模拟结果与实验结果存在一定偏差,所以进行防风网的沙堆遮蔽效果实验是非常有必要的。(3)运用随机轨道模型,追踪颗粒的运动轨迹,分析颗粒受力。结果表明,流场分布、颗粒的密度、大小及风速等对颗粒运动轨迹均有影响;低密度和小粒径颗粒更容易受到回流区影响,发生循环运动;颗粒运动过程中的主导力为曳力和颗粒自身重力;在颗粒起跳的初期,Saffman升力对颗粒进入跃移层具有决定性作用,Magnus力仅为重力的1%左右,压力梯度力仅为Saffman升力的1‰;颗粒运动过程中总能量变化趋势主要由动能决定,气流中的漩涡会提供给颗粒更高的能量进入大气层。