本文是造纸机械研究开发过程中关于气垫式浆板干燥系统研究的子课题。气垫式浆板机热风箱系统是对纸浆板进行加热干燥并形成气垫的关键设备。本文的研究对气垫式浆板机的优化设计及开发具有重要的应用价值。 根据相似原理,首次建立气垫式浆板机热风箱气体流动实验台。在不同的入口风速和外形尺寸的工况下对热风箱内的流场进行了实验研究,测量了热风箱内的速度和静压分布。探讨了入口风速和外形尺寸对热风箱内静压和速度的影响。 采用Realizable k-ε湍流模型,首次建立了热风箱气体流动的数学模型,使用CFD商业软件FLUENT进行数值模拟计算,得到了热空气在热风箱内的流动轨迹和热风箱内的速度、静压分布。数值计算结果和实验结果基本吻合,验证了本文所建数学模型的的正确性。 利用所建模型,对影响气垫均匀性和气垫静压的诸参数进行了研究,得到了在不同入口风速、不同高度比和不同喷口倾角的条件下,气垫层内速度分布均匀性和气垫静压的变化规律。工程设计中高度比h常取0.5,根据本文的研究,h=0.25为最佳高度比。通过数值模拟,得到了气垫层平均风速、最大风速和单位面积平均静压与入口风速的关系式。为气垫干燥器热风箱的优化设计及研究开发提供了理论基础。