一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

两相流动模型在气液旋流分离器中的应用

建立能正确描述旋流分离器内部气-液两相强旋湍流流动状况的机理模型，为气液旋流分离技术提供可靠的工程设计理论计算公式，是当前气液旋流分离技术的工程应用迫切需要解决的问题。本文对气液两相流动机理模型的发展概况及其在气液旋流分离技术中的应用前景进行了理论分析，将拟颗粒模型与颗粒轨迹模型、漂移流动模型相结合是今后建立气液旋流分离流动机理模型的发展趋势。     

液压油箱用固液旋流分离器分离效率影响规律

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污染物,提高液压系统可靠性,提升过滤器使用寿命。由于旋流分离器中流场的流动形式复杂,预测旋流分离器内部的流场特性、颗粒运动轨迹十分困难。因此,研究旋流分离器流场流动规律和污染物旋流分离机理,可以为液压系统污染物分离和去除提供理论基础。针对固液旋流分离器的流场分布规律和污染物分离效率的影响规律展开研究。根据旋流分离理论设计了固液旋流分离器结构,分析旋流分离器不同直径和长度下,固液旋流分离器轴向速度、切向速度的分布规律,通过粒子图像测速法对仿真结果进行试验验证,得到结构参数对分离效率的影响规律。结果表明,当中心的轴向速度为负值、壁面附近的轴向速度为正值时,切向速度越大,越有利于分离液压油中的颗粒。该研究结果可对液压油箱用固液旋流分离器的结构设计提供理论指导。     

两种不同入口结构型式旋流管内速度场对比

利用计算流体力学软件Fluent对两种入口结构型式旋流管内速度场进行了数值计算.分析了轴流式旋流管和切流式旋流管由于入口结构不同而引起流场的差异,特别强调了入口结构的不对称导致了切流式旋流管内部流场的偏心现象.通过流场对比分析进一步理解了轴流式旋流管分离效率高、能耗低、操作弹性大的主要原因.     

泡状入流条件下旋流泵气液两相流动特性

为研究泡状入流条件下旋流泵内气液两相流动特性规律,对旋流泵进行了全流道数值模拟,并通过试验对其进行验证,分析不同入口体积含气率及不同液相流量对旋流泵内部流动结构演化的影响,并探讨流动结构与外特性的关联。结果表明,在1%～20%入口体积含气率条件下,气泡进入旋流泵后大部分聚集在叶轮轮毂附近,泵内气液两相流型主要有3种,分别为凝聚气泡流、气囊流和气液分离流;当入口体积含气率为1%时,液相介质中少量气体的混入有助于泵压升和效率的提高,而当含气率增大到5%时,泵内循环流旋涡数量增多,并且向无叶腔内聚集,从而增加了能量耗散,导致泵做功能力降低,进而降低了泵的性能。研究结果可为气液两相条件下旋流泵的优化设计和选型提供参考。     

一种新型高压旋风式油水分离器数值模拟研究

针对20MPa高压压缩空气的气液分离,在pg250油水分离器的基础上增加螺旋导流板结构,设计了一种新型油水分离器;在考虑液滴破碎和不考虑液滴破碎的情况下,分别运用CFX软件对该分离器内部气液两相流动和分离效率进行了数值模拟,并与其他学者的研究成果进行对比。模拟结果表明:考虑液滴破碎时的气液分离效率低于不考虑液滴破碎时的分离效率,液滴破碎显著影响气液分离器的分析效率;存在一个最佳进气速度,使分离效率最好;进气速度越大,分离器的压力损失越大。该新型油水分离器分离效率相比pg250油水分离器而言有了明显提升。     

涡旋压缩机油气分离器分离特性及压降的 数值模拟

电动汽车空调涡旋压缩机油气分离器的性能对空调系统的安稳运行及压缩机的润滑与密封均起着至关重要的作用。针对这种油气分离器结构尺寸小,要求其压降小,分离效率高,转速适用范围宽等特点,为探寻其内部的流动规律、压降及分离效率随转速的变化规律,首先选用适用于强旋流流动的雷诺应力模型(RSM),模拟计算了油气分离器中流体的流线图和速度分布;利用DPM模型对气液二相流进行数值模拟,计算了压缩机在不同转速下油气分离器中润滑油的分离效率及流体压降。分析结果表明,气体在分离器中做准自由涡流动和准强制涡流动,分离效率随油滴粒径的增大而提高,压缩机转速较低时,分离效率随转速的降低而急剧降低,压降与转速的平方成比例增大。最后,给出了优化设计电动涡旋压缩机油气分离器的设计方法。     

发动机入口粒子分离器流场数值模拟及流道改进

发动机入口粒子分离器设计要求在一定清除流量比情况下,分离效率高而流动损失小.本文针对不同入口雷诺数(2×105至9×105)、不同清除流量比(10%到20%)的入口粒子分离器进行了数值模拟与实验研究.通过细致分析不同截面上的速度场和总压损失系数Cp,显示在分离通道内存在明显的低速区域和涡结构,同时在该区域内的出现了大的流动分离.这一结果与实验测得的结构吻合.分析结果显示该分离区域导致了流动通道内部总压损失的增加,由此根据流线分布情况对该分离区域进行结构改进.改进后流动通道内的原分离位置的涡结构强度和空间尺度均大大减小,使在高雷诺数下分离器两个出口的总压损失都降低了30%以上,且通道主出口流动更均匀,同时给出了不同雷诺数下的总压损失,建立了Cp与入口雷诺数的函数关系.数值计算结果显示本文使用的流道改进方法使分离器形状获得改善,获得了更优的流动性能.根据数值模拟结果提出了入口粒子分离器的改进方案.     

一种新型离心式气液分离器分离性能的数值模拟与试验研究

为了研究该分离器的分离性能,通过搭建气液两级分离实验台架进行实验测量,同时应用计算流体力学(CFD)方法对分离器内的气液两相流动进行数值模拟.重点研究了流量、气液比、介质粘度、密度、气泡直径及转鼓转速等六个变量对离心式气液分离器分离效率的影响.通过比较数值计算与实验测定结果,验证了数值模拟方法的可行性.分析结果表明,预测的分离效率变化趋势与实测结果在总体上是一致的, CFD可作为离心式气液分离器设计的有效工具.     

气液旋流分离技术的研究

介绍了国内外气液旋流分离技术在应用实验、流场测定、机理模型理论和计算流动力学（CFD）模拟等方面的研究进展状况。对于气液旋流分离技术研究发展中遇到的问题进行了分析，指出气液旋流技术理论研究和工程应用，主要受气液两相流体力学和计算流体动力学发展的限制，并对气液旋流分离技术的研究方向和应用前景进行了展望。     

旋风分离器在不同工况下分离效率的仿真分析

针对旋风分离器的适用性问题,研究了不同工况条件下各工作参数对分离效率的影响.选择了环境参数为固体颗粒粒径和密度,分离器工作参数为进口速度,基于FLUENT运用RNG k-ε模型模拟旋风分离器内气相紊流,采用了离散相模型（DPM）模拟固相流场颗粒轨迹.由于粒径、密度和进口速度分别变化具有多种组合,为此引入了正交试验法以图减少仿真的次数.讨论了在不同颗粒粒径和颗粒物密度条件下旋风分离器的进气口速度与分离效率之间的关系.研究结果表明,在不同工作环境下旋风分离器工作参数对分离效率有着重要的影响.     

高压天然气田用旋风分离器内流场的数值模拟

对高压天然气田旋风分离器的内流场进行三维稳态数值模拟。将不同压力下的旋风分离器的内部流场进行对比,结果表明,压力对旋风分离器的轴向速度和径向速度的影响很小,但是对切向速度影响较大。旋风分离器的压降随着压力的增大而增大,基本成线性关系。在高压条件下,排气管的直径和入口面积对旋风分离器内流场速度的影响是比较有规律的。     

基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究

针对旋风分离器内部流场的研究,采用数值模拟的方法模拟了分离器内固体颗粒的运动轨迹。通过分析不同粒径及入口速度对旋风分离器内固相颗粒运动轨迹的影响,探索了颗粒在旋风分离器中运动的物理机理,随后对旋风分离器的灰斗长度进行了优化。结果表明:颗粒在旋风分离器中运动轨迹比较复杂,且同时受到入口速度和粒子半径的影响,相同粒径颗粒在不同入口速度下运动轨迹不同,且小粒径颗粒较容易受到入口速度的影响,旋风分离器在标准灰斗长度下的分离效率及分离性能最好。模拟结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

导叶式气液旋流分离器试验研究

根据气井井下工况特点设计了一种直径为50mm的新型导叶式气液旋流分离器，并进行了模拟分离试验。试验中重点分析了导叶式气液旋流分离器的叶道出口角度、锥体角度、叶道出口速度以及人口含液浓度对其分离性能的影响规律。     

简体结构对轴流式气液旋流器分离性能的影响

试验研究了不同简体结构的轴流式气液旋流器的分离效率和阻力损失性能,试验研究表明,在流速相对较低时,管锥式旋流器的分离效率要高于管柱式,而在流速较高时,管柱式旋流器的分离效率要高于管锥式。对于一定的处理量（即流速一定）,管锥式旋流器的压降损失要低于管柱式。     

颗粒物性参数对旋风分离器性能影响的试验研究

通过全面测定循环流化床锅炉用旋风分离器在不同操作参数下的分离效率,研究了入口气速和入口颗粒浓度、入口颗粒物性等参数对旋风分离器的压降和分离性能的影响规律.试验结果表明,影响旋风分离器分离性能的主要物性参数是颗粒的中位粒径和密度,在入口颗粒的中位粒径相差较大时,分离性能主要受粒径的影响,而当入口颗粒粒径相差较小时,密度对分离器分离性能的影响则更为显著.     

直流降膜式旋风除雾器的流场模拟

为更好地解决三聚氰胺生产过程中尿素洗涤塔的尾气除雾及严重的器壁结疤现象,开发设计了一种新型高效的除雾器--直流降膜式旋风除雾器.液体在除雾器的壁面上形成了一层液膜,防止在器内壁结壳,解决了设备内壁结壳的难题.直流降膜式旋风除雾器结构简单,具有气体流程短、除雾效率高、压降低等特点.利用计算流体动力学(CFD)商业软件FLUENT6.0对直流降膜式旋风除雾器进行了数值模拟研究,结果表明,直流降膜旋风除雾器切向速度呈内部的强制涡和外部的自由涡,流型规整,切向速率、轴向速率有较好的对称性,为除雾器结构优化提供了参考依据.     

基于CFD-PBM积分矩量法旋风分离器中颗粒聚团的数值模拟

为了得到颗粒聚团对旋风分离器分离性能的影响,在不同入口颗粒浓度与入口气速下研究其对分离效率的影响。采用雷诺应力模型(RSM)计算湍流流场,通过群体平衡模型(PBM)耦合CFD对颗粒相进行数值计算。研究结果表明:时间为2 s时,旋风分离器内的聚团作用已经趋于稳定,颗粒粒径在1.5μm到3μm范围的颗粒在旋风分离器内基本无法被捕集,而粒径大于5μm的颗粒其分离效率接近于100%;随着入口颗粒浓度的增加,总体分离效率增加,而增加入口气体速度,对分离效率的影响并不是很大。     

气液旋流分离装置的研制与可行性试验

为了适应油田高含水后期气液分离的需要，在满足经济性、工况条件和操作压力等前提下，研制出一种新型气液分离装置，其主要特征是小型化、高效率、低成本。与常规容器式气液分离器相比，该气液旋流器装置具有结构简单、体积及占地面积小、重量轻、易安装、易操作及易维护等特点。经过初步试验其可行性得以验证。     

基于CFD的旋风分离器的结构优化设计

应用计算流体力学软件FLUENT对旋风分离器进行三维气固两相流场的数值模拟。根据不同结构参数(排气管直径、排气管插入深度以及锥体和筒体的相对尺寸)的旋风分离器内部流场模拟结果,分析了不同参数对分离效率和压降的影响,得到旋风分离器的最优结构参数,并对最优结构参数的旋风分离器动、静压力和三维速度进行数值模拟和分析。