重力式油水分离器内聚结构件分离性能的实验与模拟研究

为考察聚结构件对重力式油水分离器分离性能的影响,在理论分析的基础上,对错搭波纹板进行实验与模拟研究,并从油滴粒径在波纹板前后的变化、分离器分离效率、波纹板内流场和油滴浓度分布等方面进行对比研究。实验结果表明,板高较小时,水相出口处大油滴所占份额较低,油水分离效率较好,但会增加波纹板填料堵塞的风险;在波纹板上开孔能有效提高油水分离效果,缩短油滴停留时间;进口流量越大,分离效果越差。采用RNG k-ε湍流模型与离散相模型对错搭波纹板进行数值模拟研究,结果表明,小孔可促进板内流场分布均匀,并为板间质量交换提供通道,使聚结之后的大油滴通过小孔浮升到上层波纹板,缩短油滴浮升距离;开孔波纹板后油滴浓度分布区域集中,具有较好的分离效果。     

可调浓淡燃烧器内风煤两相流的数值模拟

采用RNGk-ε模型和随机轨道模型对带有弯管、阻挡块、分离块的可调燃烧器内气固两相流动进行了数值模拟,并把数值模拟结果与实验结果进行了对比,其分布趋势是一致的。     

聚结构件结构对重力分离器油水分离性能的影响

为考察聚结构件结构对油水重力分离器分离性能的影响,在理论分析的基础上,采用错搭波纹板、开孔波纹板以及网状波纹板进行了室内实验研究,并从停留时间、油相浓度分布、分离效率、聚结结构前后油相浓度及中位粒径差等方面进行了全面对比。结果表明,网状波纹板结构对小液滴具有较好的聚并作用,能显著提高油水分离效果,缩短停留时间;开孔波纹板次之,而错搭波纹板效果最差。实验发现,良好的亲油疏水性、具有足够的油滴上浮通道以及与混合相具有较大的接触面积,是性能优良的聚结结构所应具备的三个条件。上述工作为进一步开发高效紧凑的油水重力分离设备提供了依据。     

导叶式液液旋流器内油相浓度分布数值模拟

采用雷诺应力模型（RSM）和双流体模型对导叶式液液旋流器内的油相浓度分布进行数值模拟,考察了操作参数、物性参数和空气柱对油相浓度分布的影响,将模拟所得分离效率与实验结果进行对比,可靠性得到验证。结果表明：油水两相流场中,油相浓度随径向位置的增大而减小,随轴向位置的减小而减小;结合Stokes定律分析,发现在入口流速增大、油水密度差增大和入口油相浓度增大时,油相更易向轴心处聚集由溢流口排出,有助于提高分离效果;空气柱的存在从根本上改变了旋流器内原有油水两相的浓度分布规律。     

基于雷诺应力模型的脱油旋流器流场特性研究

采用雷诺应力模型(RSM)对油水分离用水力旋流器进行了数值模拟,模拟出了循环流和短路流现象,得到了内部流场的轴向速度、径向速度和切向速度的分布规律;模拟结果与实验结果吻合较好,说明该湍流模型和计算方法的选取是正确的;另外,针对油相体积分数为2%,油滴粒径为40μm的混合介质进行分析,得出了油水二相的体积分数分布。在旋流器的轴心处油相体积分数最大,最大处混合介质中含油体积分数高达98.9%;在壁面附近体积分数很小,说明该水力旋流器的分离效果较好。通过数值模拟为进一步研究水力旋流器内部流场的分布和结构优化设计奠定了基础。     

油水分离器不同新型构件的流场数值模拟

利用Fluent数值模拟软件,对油水分离器内的流场特性进行了三维数值模拟和分析。对于3种不同开孔率的新型液盒式入口构件、3种不同排布形式的栅格式稳流构件、4种不同波纹板形式的聚结板组,分析并比较了不同构件的分离特性。模拟结果表明,开孔率30%的液盒式入口构件、内密外疏型栅格式稳流构件以及双维弦波聚结板组具有较好的油水分离特性。     

离心分离型碟式分离机转鼓内部流场数值模拟

针对离心分离型碟式分离机,利用ICEM CFD软件完成转鼓内部流场三维几何模型的建立和六面体网格的划分。选择Fluent软件中的Mixture多相流模型、Realizable k-ε湍流模型和SRF动区域计算模型进行数值模拟。结果表明:离心分离型碟式分离机油水两相分离效果明显,油相出口含油率达99. 96%;油相体积分数分布、压力分布和切向速度沿径向分布符合碟式分离机转鼓内部流场基本理论规律;提升转鼓转速能够显著提高分离机的分离效率,增大水相粒径在一定程度上可以提高分离效率。     

煤浆混合槽混合性能的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)方法研究煤浆混合槽的混合性能。采用Fluent 6.2计算软件,选用多重参考系法(MRF)、RNGk-ε湍流模型以及混合物多相流模型,对卧式煤浆混合槽的内部流动情况进行数值模拟,得到了湍流强度、湍动能、压力、速度分布以及出口各相分布等混合性能。模拟结果与实验结果进行了初步比较,吻合较好。研究结果表明,混合时在挡板和搅拌浆叶之间产生漩涡,有利于防止物料堆积,使混合更均匀。     

T型管内油水分离特性的CFD-PBM数值模拟

目前关于T型管内油水分离特性的数值模拟大多采用Euler-Euler多相流模型,考虑管内油滴粒径分布及其对油水分离特性影响的研究工作尚未见报道。对T型管内的油水两相流动情况和分离特性进行了CFD-PBM数值模拟,并进行了室内实验以验证模拟结果的准确性。结果表明,T型管内油滴粒径随流体流动方向具有逐渐增大的趋势;增大来液中的油滴粒径分布可以有效提高油水分离效率,反之当来液中的油滴粒径较小时,油水两相在T型管内不易分离,相分配比始终与分流比几乎相同;分流比、Reynolds数等操作条件对油水分离效率的影响程度与油滴粒径密切相关,应慎重选取适当的操作条件以保证T型管的油水分离效率。     

T型管内油水分离特性的CFD-PBM数值模拟

目前关于T型管内油水分离特性的数值模拟大多采用Euler-Euler多相流模型,考虑管内油滴粒径分布及其对油水分离特性影响的研究工作尚未见报道。对T型管内的油水两相流动情况和分离特性进行了CFD-PBM数值模拟,并进行了室内实验以验证模拟结果的准确性。结果表明,T型管内油滴粒径随流体流动方向具有逐渐增大的趋势;增大来液中的油滴粒径分布可以有效提高油水分离效率,反之当来液中的油滴粒径较小时,油水两相在T型管内不易分离,相分配比始终与分流比几乎相同;分流比、Reynolds数等操作条件对油水分离效率的影响程度与油滴粒径密切相关,应慎重选取适当的操作条件以保证T型管的油水分离效率。     

鼓泡塔内气泡羽流周期性摆动的数值模拟

以二维和三维鼓泡塔内气液二相流动的动态特性为研究对象,寻找各自合适的湍流模型和边界条件设置。二维鼓泡塔的进口气速采用2种不同的方法:①实际进口速度法;②均值修正法。湍流模型选用标准k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型。结果显示二维模拟使用RNG k-ε湍流模型、三维模拟使用标准k-ε湍流模型能够得到周期性的羽流摆动,且二维鼓泡塔的进口气速采用均值修正法能够得到较合理的摆动周期。     

基于CFD技术的油罐群风场数值模拟研究

采用Standard κ-ε、RNG κ-ε和Realize κ-ε湍流模型的数值研究方法,分别对油罐单体和油罐群周围的风场进行了数值模拟,计算区域的划分采用具有良好适应性的四面体网格并用有限容积法对控制微分方程进行离散,利用CFD软件实现了整个流场的数值求解。计算结果显示,采用Realize κ-ε湍流模型的数值计算值与实际情况接近,两侧形成的涡流呈对称分布,整个计算区域的风场分布比较符合实际。     

三种湍流模型下搅拌釜内气含率特性的模拟

采用计算流体力学（CFD）方法,应用Euler-Euler双流体模型,桨叶采用多重参考系法（MFR）,与考虑气泡聚并与破碎对气泡尺寸影响的群体平衡模型（PBM）相结合,比较了标准k-ε、Realizable k-ε和RNG k-ε3种湍流模型对双层涡轮搅拌釜内气-液两相液相流场、局部气含率及气泡尺寸分布的影响。结果表明：3种湍流模型预测的液相流场流型相似,总体气含率预测值相差不大,均与实验值吻合较好。对于局部气含率,标准k-ε和RNG k-ε模型在桨叶区的预测值偏大,在接近自由液面处三者预测值均偏低,Realizable k-ε模型预测结果与实验值符合最好;对于气泡尺寸,3种湍流模型预测结果均与实验值较吻合,在靠近自由液面处预测值均偏小,气泡尺寸分布与湍流长度分布相吻合。     

用于Texaco气化炉同轴射流计算的不同湍流模型的比较

应用商业CFD软件Fluent，分别采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RSM模型对气化炉同轴射流冷态实验台进行了数值模拟，并通过不同模型计算结果与实验结果的对比，讨论了各模型受网格质量、网格类型和边界条件的影响。通过对比发现，S-A模型和标准k-ε模型受网格质量影响最小，但准确性不高；RSM模型受网格影响较大；而RNG k-ε模型和R k-ε模型在网格划分合理的情况下，能够给出合理的结果。     

湍流模型对钝体燃烧器流场模拟的影响

湍流燃烧过程涉及燃烧反应和湍流在微小时间和空间尺度上的耦合,因此湍流模型的有效性对燃烧器流场CFD模拟的准确性有重要影响。采用5种k-ε类和k-ω类两方程模型和雷诺应力模型模拟了钝体燃烧器内冷流流场,并采用PIV测量方法进行了实验验证。比较和分析数值模拟和PIV实验结果发现,不同湍流模型的模拟结果在诸如速度分布和涡结构上存在较大差别,标准k-ε模型和RNGk-ε的模拟流场最接近本文的实验结果。     

应用SSTk-ω湍流模型计算Rushton搅拌釜流场

应用SSTkω-湍流模型对Rushton搅拌釜流场进行了计算,并与文献报道实验数据以及标准k-ε模型、RNGkω-模型预测结果进行了比较。结果表明SSTkω-模型所计算的排除流量准数与实验值相差较小,桨叶区速度场与实验数据吻合较好,略优于标准k-ε模型,同时也给出了近壁区的计算结果。在湍动动能的预报上,SSTk-ω模型值与标准k-ε模型比较接近,优于RNGkε-模型,但与实验值都还不同程度地存在着一些差异。     

多层搅拌桨流动场的测量与数值模拟

应用商业计算流体力学软件CFX对搅拌槽内多层搅拌桨的流场进行了模拟,并与LDV测试结果进行了比较.低Reynolds数k-ε模型和代数应力模型流型吻合较好;标准k-ε双方程模型和RNG k-ε模型下层桨流场出现不同程度的扭曲,与实验测试结果不符.速度分量的对比结果表明,低Reynolds数k-ε模型和代数应力模型能较准确地模拟搅拌槽内的流动场,其中尤以代数应力模型最为准确.     

模拟喷雾干燥的不同湍流模型比较

应用fluent软件,分别选择标准k-ε模型、RNG k-ε模型、RSM模型对喷雾干燥塔内的流场进行数值模拟,并将计算结果与实验测量值相比较,以得到最适合于喷雾干燥塔流场计算的数学模型.数值结果表明,3种模型都能较好反映塔内的流动规律,但计算数值与实测值有所差异,RNG k-ε模型模拟结果比用标准k-ε模型、RSM模型...     

螺旋折流板换热器流动与传热数值模拟

应用Fluent软件,建立了螺旋折流板换热器壳程通道的三维物理模型,采用RNGκ-ε模型,对壳程内的流动与传热进行了数值模拟,得到了换热器内的速度场和压力场分布情况。通过实验测试,将模拟结果与实验结果进行比较,并根据单位压降下的传热系数对比了螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器的性能差异。