基于CFD-ETO集成设计的烧结板除尘器流场优化与粉尘沉积均匀性提升研究

本文创新性地将计算流体力学(CFD)与指数三角优化(ETO)算法结合，针对烧结板除尘器内部流场分布不均和表面粉尘沉积过量问题，通过三种导流板设计方案优化，使流动不均匀指数降低15.2%，表面速度均方根(RMS)减少20%，沉积均匀指数提升至0.91。研究证实30mm孔径、5°安装角、550mm板长的最优配置能有效抑制湍流涡旋区，为工业高效除尘系统提供可扩展解决方案。

　　

Highlight

烧结板特性

为研究塑料烧板除尘器内部气流特性，基于实验除尘器等比例尺寸建立几何模型（图1）。除尘器主要包含下部进气口、箱体、灰斗和出气口，进出口均为直径160mm的圆形管道，箱体尺寸650mm×850mm×1500mm，内置五组塑料烧板过滤单元。

实验数据对比

通过五组过滤风速（0.6、0.8、1.0、1.2和1.5m/min）下的实验数据与模拟压力降进行线性拟合验证（图5）。结果显示相对偏差介于3.12%-8.07%之间，决定系数R²=0.988，证实模型具有较高精度。

ETO优化算法设计

针对除尘器导流结构设计中的强非线性和变量高耦合特性，传统试错法和正交实验存在组合空间受限等缺陷。本研究提出指数三角优化(ETO)算法，通过混合指数函数与三角函数构建动态搜索策略，在解空间实现全局最优探索。

Conclusion

(1) 优化后的导流板方案有效抑制局部涡流，使气流分布均匀性提升23.7%；

(2) 导流孔直径与安装角度的协同优化使表面粉尘沉积质量增加18.4%，同时降低清灰能耗；

(3) ETO算法在解决多目标约束问题时展现出优于遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)的收敛效率。