● 摘要
砂尘环境模拟试验项目是《军用设备环境试验方法》（GJB150）中的重要试验项目，用以确定军用设备对飞散砂尘环境的适用能力。大型砂尘环境试验设备是实现砂尘环境试验的实验室手段。随着武器装备的快速发展，越来越多的大型装备对砂尘环境适应性提出了要求，迫切需要建造大型吹砂和吹尘合一的试验设备对装备实施考核。 砂尘试验设备中的气固两相流是典型的稀相气固两相流，其流场分布受诸多因素影响，故揭示其分布规律比较困难。近年来，随着计算机的发展和应用，数值求解能力越来越高，为直接以理论流体计算气固两相流组织创造了条件。“计算流体动力学”(Computational Fluid Dynamics）是伴随着计算机的出现而兴起的一门新科学，因此，利用CFD方法对砂尘环境试验中的气固两相流流场进行数值模拟是研究砂尘试验中流场分布的有效手段。砂尘环境试验中的砂尘在收缩段由六个喷嘴加入，在稳定段与一定速度的空气充分混合后进入试验段来吹拂被试品，然后进入分离段，砂尘和空气分离。本文利用FLUENT软件来对砂尘试验设备中的收缩段、稳定段、试验段及分离段在几种典型试验条件下的气固两相流流场进行三维湍流数值模拟研究，得到了流场中的速度、压力、砂尘体积率等参数的分布状况，从而为砂尘试验设备的研制提供切实可行的改进方案。论文由五部分组成。论文的第一部分对本课题的来源及主要内容加以说明，对国内外研究气固两相流的现状与发展前景进行了阐述。论文的第二部分分析了数值模拟基本理论和FLUENT软件的基本理论及应用，对它的网格适用、可以计算的物理问题模型、边界条件、湍流模型、求解器加以说明。论文的第三部分对砂尘试验设备中的收缩段和稳定段进行了数值模拟研究。将收缩段采取的正向和反向两种加砂方式对流场的影响进行了比较，得到反向加砂优于正向加砂的结论。论文的第四部分对砂尘试验设备中的试验段和分离段进行了数值模拟研究，验证了砂尘试验设备前期设计的合理性。论文的第五部分对课题进行了小结和展望。