机车用第一级除尘器是一种将粉尘颗粒、液滴从气流中分离的设备,作为一种过滤较大颗粒的空气除尘器,常被用于机车两侧裙板处,是保障机车正常运行的关键设备之一。机车常用的第一级除尘器包括V-V型除尘器、GL型除尘器和折板式除尘器,其中折板式除尘器作为一种新式的除尘器,国内外的相关研究还很少。为此,本文运用计算流体动力学(CFD)方法对折板式除尘器内部的气固两相流动进行数值模拟,对于气相选用与实验结果吻合较好的Realizable k-ε湍流模型,对于颗粒相选用离散轨道模型(DPM)。主要研究内容和结论如下:首先,运用Realizable k-ε湍流模型结合DPM模型的方法,对二维折板式除尘器内的气相及颗粒相分别进行定常和非定常流动分析,重点研究了运行参数和结构参数对折板式除尘器除尘效率和压力损失的影响。然后,为了得到最佳组合参数,运用响应面法对折板式除尘器的结构参数进行了改进,并利用CFD-DEM耦合方法对三维折板式除尘器进行了模拟,可更加直观地观察不同时刻气相、颗粒相在三维空间的分布状态。最后,对不同结构类型除尘器的性能进行了对比分析。数值研究结果表明:(1)随着颗粒粒径的增大,除尘效率先升后降,压力损失变化较小;随着进口气流速度的增加,不同粒径颗粒的除尘效率具有不同的规律,压力损失随着进口气流速度的增大而增大;随着颗粒浓度的增加,除尘效率和压力损失均增大。(2)折板式除尘器的板间距、挡尘钩长度、挡尘钩宽度、板转折角度等结构参数对除尘器的除尘效率和压力损失均有比较显著的影响。(3)运用曲面响应法改进后的折板式除尘器,其压力损失大大降低且对大粒径颗粒的除尘效率具有较大的提升;二维非定常流动模拟与三维CFD-DEM耦合模拟结果均表明,折板式除尘器的气相场在很短的时间内就达到了稳定状态,大粒径颗粒主要在第一处挡尘钩被捕捉。(4)对比发现,GL型除尘器和V-V型除尘器的除尘效率略大于折板式除尘器,但压力损失均大于折板式除尘器,其中V-V型除尘器的压力损失远远高于GL型除尘器和折板式除尘器。