变螺距叶片旋流气力输送系统的节能特性研究

本文创新性提出变螺距叶片装置，通过CFD-DEM（计算流体力学-离散元法）数值模拟和ECT（电容层析成像）/PIV（粒子图像测速）实验验证，证实该设计可使气力输送系统在低流速（Ua-min）下运行，最优输送速度降低20.12%，功耗系数降低15.52%，显著提升颗粒悬浮与加速效果，为工业物料输送节能提供新方案。

　　

Highlight

为揭示变螺距叶片的运动特性，本研究采用CFD-DEM方法解析气固两相系统动力学特征。

Experimental verification of numerical simulation results

为验证CFD-DEM模拟准确性，在相同条件下进行实验。图6显示系统压降（ΔP_a）与输送风速（U_a）的模拟与实验结果对比：ΔP_a随U_a增加而升高，且变螺距叶片较传统轴流式压降显著降低。

Conclusions

1. 1.

   数值模拟中，速度云图和涡量结构显示变螺距叶片能产生增强的涡旋，螺距收缩率越大涡结构越显著；

2. 2.

   实验证实变螺距叶片使最优输送速度（U_a-min）和功耗系数最大降幅分别达20.12%和15.52%；

3. 3.

   ECT与PIV分析表明，该设计使颗粒浓度分布更均匀，脉动强度更高，有效促进颗粒旋转与轴向加速。