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在中成药的生产过程中,中药的原生药粉需用合适的灭菌方式进行灭菌。采用一种利用光波的新型药粉灭菌装置,该装置在杀菌过程中,部分微粒会粘附在罐体壁面,使罐体的透光率降低,影响灭菌效率,需加装风口对壁面微粒进行吹扫。采用数值模拟的方法,研究不同布置方式的风口对壁面粘附微粒的去除率,并对有限空间内空气扰动对微粒流场的影响进行探究。运用ANSYS CFX软件,对有限空间内自由下落的微粒流场进行模拟,探究了微粒的粒径和密度对有限空间内自由下落微粒流场的影响;对四种单侧风口与五种双侧风口扰动下的微粒流场进行模拟,研究在不同的风口扰动下微粒流场随风速变化的规律,并对风口扰动下的流场特性与微粒粒径和密度的关系进行探究;分别对比分析了单侧风口与双侧风口的壁面微粒去除率,得出去除率最佳的风口布置方式,并将双侧风口与单侧风口的微粒去除率进行对比,研究在单侧风口的基础上加装一侧风口能否有效提高对壁面粘附微粒的去除率。在本文的研究范围内,得出如下结论:(1)微粒在有限空间自由下落时,微粒流不断卷吸周围空气,在壁面与下落微粒流间形成涡流,下侧的微粒随涡流一同沿壁面向上流动,微粒的密度与粒径越小就越容易随涡流扩散至上部空间;微粒流的扩散半径随着下落距离的增大而逐渐增加,微粒流中心区域的速度最大,而随径向距离的增加,微粒的速度逐渐减小;微粒的粒径为104μm,密度为727 kg/m~3时,微粒下落距离由0.3m增至1.2m,微粒流轴心流速由1.69m/s增至2.08m/s再减小至1.82m/s。微粒的粒径保持不变,微粒密度由727kg/m~3增至2165kg/m~3,在相同的下落高度微粒流的流速峰值由1.68m/s增至2.01m/s;微粒的密度保持不变,微粒粒径由70μm增至150μm,在相同的下落高度微粒流的流速峰值1.67m/s由增至2.08m/s。(2)单侧风口工况下,风口的气流在空间内向远离壁面的方向旋转形成涡流,方向与微粒下落方向相同的风口形成的涡流面积大于方向相反的风口形成的涡流;随着气流流速增大,涡流面积随之增大,气流形成的流场强度随之增强;上侧风口向下吹与中部风口向下吹的工况可使微粒流向四周分散后下落,而下侧风口上吹与中部风口上吹的工况则不能有效的使微粒流分散开。微粒去除率随风速的增大而增大,而微粒去除率的增长率随风速的增大而减小,下侧风口向上吹和中部风口向上吹的工况则几乎不能去除微粒。与微粒下落的方向相同的风口对壁面粘附微粒的去除率大于与微粒下落方向相反的风口对壁面粘附微粒的去除率。微粒的粒径为70μm,密度为471kg/m~3时,上侧风口下吹的工况在不同风速下微粒去除率均最佳,风口的风速为8m/s时微粒去除率为28.9%,中部风口下吹的工况次之,为16.8%。(3)单上侧风口工况下,保持微粒密度与风口风速不变,随着微粒粒径的增大,微粒在两侧涡流交汇向上的流场中可达到的速度峰值减小,微粒粒径由70μm增至250μm时,微粒速度峰值由1.76m/s减小至1.24m/s。保持微粒粒径与风口风速不变,微粒密度为471kg/m~3时,模型中心轴线处微粒下落距离小于0.743m时,微粒向模型上侧运动,下落距离大于0.743m时,微粒向模型下侧运动,微粒密度为727kg/m~3时,模型中心轴线处微粒下落距离小于0.619m时,微粒向模型上侧运动,下落距离大于0.619m时,微粒向模型下侧运动,微粒密度为1200kg/m~3与1980 kg/m~3时,微粒始终向模型下侧运动,微粒的速度呈先增大再减小再增大的趋势。(4)双侧风口工况下,微粒的粒径为70μm,密度为471kg/m~3时,上侧风口与中部风口同向下吹的工况在不同风速下微粒去除率最佳,去除率约是单上侧风口工况的两倍,风口风速为8m/s时去除率为57.7%,其他工况的微粒去除率均在20%以内,微粒去除率随风速的增大而增大。上侧风口与中部风口同向下吹的工况下,罐体长度为0.75m,风口风速大于7m/s时可实现去除率100%,即微粒免挂壁。(5)对比单侧风口与双侧风口的微粒去除率。风口风速保持7m/s,上侧下吹风口增设下侧相对风口后去除率降低45.4%,增设中部相对风口后去除率降低58.2%,增设中部同向风口后去除率增加52.3%;下侧上吹风口增设上侧相对风口后去除率增加638.9%,增设中部同向风口后去除率增加611.1%,增设中部相对风口后去除率增加533.3%;中部下吹风口增设上侧同向风口后去除率增加226.1%,增设下侧相对风口后去除率降低27.4%;因中部上吹风口去除率为零,增设任何位置与方向的风口均能增加去除率。一侧风口方向与微粒流下落方向相同时,增设与之相对的风口会使去除效率降低,增设与之方向相同的风口会使去除效率上升;当一侧风口方向与微粒流下落方向相反时,增设不同方向与位置的风口均能增加其去除效率。