在生产制造过程中,原材料通常需要经过各种加工和处理。工业原材料的加工和处理过程往往会带来各种各样环境污染问题。例如,在重工业或者有色金属产品生产过程中,一些粉末状工业原材料,如煤粉、镁粉、铝粉、碳粉、水泥等,在工业生产中经常性、大范围的得到了应用。工业生产环节如转运、输送及装卸等一系列过程中,往往伴随着工业粉尘的“下落逸散”——伴生着“一次尘化”及“二次尘化”运动过程。工业粉尘中一般同时存在多种不同粒径的颗粒。大颗粒运动过程中空气诱导影响较大,而细小可吸入的颗粒则较难在空气中沉降下来,向四周逸散。掌握工业生产过程的粉尘下落逸散机理是制定抑尘策略的关键因素之一。作者通过理论推导、PIV实验以及数值计算,研究了工业粉尘下落过程引起的诱导卷吸特性,提出了防尘挡板抑尘策略。论文主要包括以下几方面内容:(1)通过理论推导得到了工业粉尘自由下落过程卷吸空气流量的计算式,该式考虑了粉尘初速度及料流核心区空隙率等因素。借鉴对比空气自由射流与贴壁射流理论,给出了工业粉尘贴壁下落过程卷吸空气流量的计算式。(2)实验研究发现,对于工业粉尘自由下落过程,随着粉尘下落,其卷吸空气速度逐渐增大且不同高度断面上卷吸空气速度分布呈现高斯分布。对于工业粉尘贴壁下落过程,当卸料漏斗出口到壁面之间的距离s/d≤5时,其卷吸空气能够贴壁向下运动;当s/d>5时,其卷吸空气流场特性趋近于自由下落过程。(3)数值研究表明,粉尘自由下落过程粉尘颗粒速度变化可分为三个阶段:第Ⅰ阶段,即当Rep≤53.3时,粉尘颗粒类似于在真空中下落过程,粉尘颗粒加速度略小于重力加速度g;第Ⅱ阶段,即当53.3<Rep<85.2时,粉尘颗粒继续加速下落,但是此阶段加速度明显小于重力加速度g;第Ⅲ阶段,即当Rep≥85.2时,粉尘颗粒下落速度恒定。此外,在粉尘下落过程中,其初速度由0.1 m/s增大到10 m/s时,不同高度断面卷吸空气流量变化不大。粉尘源出口角度在30°到45°之间时,不同高度断面上卷吸空气流量处于峰值状态。横向气流对工业粉尘平抛下落过程卷吸空气流场的影响显著高于竖直下落过程。数值模拟表明,工业粉尘沿壁面(粉尘源离壁面不同距离)下落对应地减少卷吸空气流量,进而减少了粉尘逸散。当s/d=0(贴壁)时,相比于粉尘自由下落过程,贴壁下落不同高度处卷吸空气量减少近22%。(4)利用数值计算分析了三种不同形式挡板及挡板位置对粉尘逸散的影响。研究表明,相同工况下,对于不同形状的挡板,以半圆型挡板较优,其次为V型挡板,直板型挡板较差。分析了不同挡板布置方式控尘效果。