孔隙率因其影響防風(fēng)抑塵網(wǎng)后湍流結(jié)構(gòu)而成為影響抑塵效果的最主要的因素,探索最優(yōu)孔隙率的研究成為了提高防風(fēng)抑塵網(wǎng)抑塵效果最直接、最有效的途徑之一。目前均勻孔隙率下網(wǎng)后空氣流動(dòng)和料堆表面受力的物理機(jī)制已為最優(yōu)孔隙率的確定提供了有力的理論支持,同時(shí)研究結(jié)果也顯示即使均勻孔隙率下料堆表面的散塵特性亦位置而異,本文基于孔隙率決定料堆周?chē)鲌?chǎng)結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ),不同孔隙率下料堆表面不同位置流動(dòng)特性不同而導(dǎo)致抑塵效果各異的規(guī)律,探索不同孔隙率組合下料堆各表面抑塵效果最優(yōu)的孔隙率分布;以表面剪切力為衡量抑塵效果的依據(jù),研究了不同孔隙率組合下防風(fēng)抑塵網(wǎng)后料堆周?chē)\(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性,計(jì)算最佳孔隙率組合;并在垂直縱向孔隙率組合研究的基礎(chǔ)上探討了料堆三面設(shè)網(wǎng)時(shí)堆側(cè)網(wǎng)孔隙率不同下的抑塵效果;對(duì)數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證后獲得了如下主要結(jié)論:(1)利用Fluent軟件模擬了來(lái)流風(fēng)速為6m/s,三層非均勻網(wǎng)的9種典型工況下料堆各表面近壁面相對(duì)風(fēng)速、料堆表面壓力、不同高度水平相對(duì)風(fēng)速、料堆表面壓力系數(shù)、湍動(dòng)能等微觀特征,得出:網(wǎng)中部和網(wǎng)下部孔隙率不變,網(wǎng)上部孔隙率從0增加到0.1,網(wǎng)前后豎向壓差減小,網(wǎng)后氣流擾動(dòng)減弱,料堆近壁面相對(duì)風(fēng)速減小,抑塵效果較好,網(wǎng)上部孔隙率(ε_(tái)H)取0.1時(shí)抑塵效果較好;網(wǎng)上部和網(wǎng)下部孔隙率不變,網(wǎng)中部孔隙率從0.4增加到0.6時(shí),料堆迎風(fēng)面由貼附流變?yōu)殇鰷u流和貼附的混合流動(dòng),料堆近壁面風(fēng)速增加,氣流擾動(dòng)增加,料堆揚(yáng)塵加劇,綜合漩渦范圍和湍流結(jié)構(gòu),網(wǎng)中部孔隙率(ε_(tái)M)為0.4時(shí)較好;網(wǎng)上部和網(wǎng)中部孔隙率不變,網(wǎng)下部孔隙率從0.2增加到0.4時(shí),網(wǎng)中部滲透作用增強(qiáng),滲透風(fēng)比例增加,料堆迎風(fēng)面貼附流的強(qiáng)度增加,料堆近壁面相對(duì)風(fēng)速增加,料堆各表面壓差增大,料堆揚(yáng)塵增加,網(wǎng)下部孔隙率(ε_(tái)L)為0.2時(shí),防風(fēng)抑塵效果最佳;綜合考慮網(wǎng)上部、中部和下部孔隙率ε_(tái)H/ε_(tái)M/ε_(tái)L=0.1/0.4/0.2時(shí),抑塵效果最佳。(2)分析比較了均勻網(wǎng)、、兩層非均勻網(wǎng)、三層非均勻網(wǎng)下抑塵網(wǎng)的抑塵效果,結(jié)果顯示:三層非均勻網(wǎng)抑塵效果主要體現(xiàn)在料堆迎風(fēng)面剪切力的減少,三層非均勻網(wǎng)ε_(tái)H/ε_(tái)M/ε_(tái)L=0.1/0.4/0.2時(shí)迎風(fēng)面剪切力較兩層非均勻網(wǎng)ε_(tái)H/ε_(tái)L=0.1/0.3減少了80%,較均勻網(wǎng)孔隙率ε=0.3減少了89%;但三層非均勻網(wǎng)平頂面剪切力較兩孔非均勻網(wǎng)有所增加,三層非均勻網(wǎng)ε_(tái)H/ε_(tái)M/ε_(tái)L=0.1/0.4/0.2各表面剪切力之和比均一網(wǎng)ε=0.3減小了66.1%,比兩層非均勻網(wǎng)ε_(tái)H/ε_(tái)L=0.1/0.3減小了31.2%,三層非均勻網(wǎng)料堆各表面剪切力絕對(duì)值之和最小,抑塵效果最佳。(3)研究了料堆三面設(shè)網(wǎng)下,堆前網(wǎng)孔隙率和堆側(cè)網(wǎng)孔隙率不同時(shí),料堆各表面剪切力變化及周?chē)諝獾奈⒂^動(dòng)力學(xué)分布情況,研究得出:堆前網(wǎng)孔隙率為0.4時(shí),側(cè)網(wǎng)孔隙率的改變對(duì)料堆側(cè)面剪切力影響較大,而對(duì)料堆迎風(fēng)面、平頂面、背風(fēng)面剪切力影響較小,ε_(tái)1/ε_(tái)2=0.4/0時(shí)料堆側(cè)面剪切力最大,側(cè)網(wǎng)孔隙率從0增加到0.5時(shí),料堆側(cè)面剪切力呈先減小再趨于平緩的趨勢(shì)。側(cè)網(wǎng)孔隙率從0增加大0.3時(shí),側(cè)網(wǎng)滲透作用增加,滲透風(fēng)比例增大,網(wǎng)前后壓差減小,透過(guò)側(cè)網(wǎng)的氣流對(duì)堆前來(lái)流的阻礙作用使料堆側(cè)面近壁面風(fēng)速減小,揚(yáng)塵減少;側(cè)網(wǎng)孔隙率從0.3增加到0.5時(shí),料堆側(cè)面滲透來(lái)流對(duì)堆前來(lái)流的抑制作用已不明顯,料堆側(cè)面剪切力變化較小。本文對(duì)不同孔隙率組合下防風(fēng)抑塵網(wǎng)后料堆周?chē)\(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性進(jìn)行研究,以料堆各表面剪切力之和最小為判定標(biāo)準(zhǔn)得出防風(fēng)抑塵網(wǎng)最優(yōu)孔隙率分布情況,為防風(fēng)抑塵網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新的技術(shù)方法。