【摘 要】
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声波凝聚技术是一种新型细颗粒消除方法,它通过声波的挟带作用凝聚细颗粒,不添加任何物质,避免了环境污染。声波凝聚技术不仅用于烟尘类污染源的治理,还可以应用在人工消雾方面。本文主要通过数值仿真和实验,研究声波凝聚技术在人工消雾方面的应用。首先,提出了改进的均方根凝聚核函数,提升了凝聚核函数的适用性和亚微米级颗粒、粒径相近颗粒间凝聚的仿真准确性,将验证算例与解析解进行比较,验证了其正确性和有效性。在此基
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声波凝聚技术是一种新型细颗粒消除方法,它通过声波的挟带作用凝聚细颗粒,不添加任何物质,避免了环境污染。声波凝聚技术不仅用于烟尘类污染源的治理,还可以应用在人工消雾方面。本文主要通过数值仿真和实验,研究声波凝聚技术在人工消雾方面的应用。首先,提出了改进的均方根凝聚核函数,提升了凝聚核函数的适用性和亚微米级颗粒、粒径相近颗粒间凝聚的仿真准确性,将验证算例与解析解进行比较,验证了其正确性和有效性。在此基础上研究了声波频率、声压级和初始浓度对声波作用下天然雾凝聚的影响。结果表明,声效应能显著提高雾滴的凝聚效率;高频声波对小颗粒的凝结效果更好,低频声波对大颗粒的凝结效果更好;声压级和初始颗粒浓度与凝聚效率正相关;存在一临界粒径,经过声波凝聚后,大于临界粒径的颗粒浓度增大,反之减小;存在最优频率600Hz。基于改进的均方根凝聚核函数-分区模型分析了自然雾条件下外加种核粒子对声波凝聚的影响。仿真结果显示:添加大颗粒种核,对雾滴凝聚消散有促进作用,当添加大颗粒的粒径在原雾滴谱粒径范围内时且添加的种核群浓度低于原浓度时,存在一个最优浓度,即原浓度的1/10。添加小粒子,对于凝聚的促进作用不明显,且随浓度的上升而愈发微弱。在行波管和混响舱两种环境下进行了声波凝聚消雾试验,研究了雾的频率对消雾过程中微观粒径分布和透光性的影响。研究结果表明,消散时间-声波频率之间存在U型关系;在高浓度人工雾的条件下,消雾时间可以缩短到几十秒,较雾的自然消散,行波管声波作用可以将消散时间减少94%,混响舱可以减少83%;最优频率存在于200～300Hz;仿真研究与实验研究共同证实了,声波对于消雾的显著促进作用。
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