去除管道3PE防腐层的轴向扇形喷嘴数值模拟

目的 优化设计一种轴向扇形喷嘴,通过产生扇形磨料水射流去除管道3PE防腐层,以期提高去除管道3PE防腐层的效率和安全性.方法 建立轴向扇形喷嘴物理模型及扇形磨料水射流流场的计算模型.基于FLUENT软件,采用颗粒轨道模型、Realizable k-ε湍流模型对轴向扇形喷嘴内外磨料水射流流场特性进行数值模拟研究.结果 沿着射流流动方向,扇形喷嘴收缩段(邻近圆柱段区域)磨料颗粒速度增加明显,圆柱段磨料颗粒速度增加不明显.由于喷嘴流通面积减小或V型槽致使流道形状改变,进入扇形喷嘴椭圆段后直至喷嘴出口处,磨料颗粒速度总体增加,但其速度分布呈现复杂规律,在射流的两侧边缘存在高速区.在扇形喷嘴外流场中,磨料颗粒速度呈减小趋势,同时,磨料颗粒速度云图在X轴某一位置出现了分叉现象,速度云图在分叉点之后的区域出现空白,即从分叉点之后,外流场的某些区域没有磨料颗粒的存在.为了充分发挥磨料颗粒对3PE防腐层较好的冲蚀效果,扇形磨料水射流去除3PE防腐层时,应将靶距控制在分叉点位置之前.不同结构参数轴向扇形喷嘴产生的扇形磨料水射流,其磨料颗粒速度云图分叉点位置不同.结论 综合考虑磨料颗粒速度大小、作用范围、分叉位置等因素的影响,优选出拟用于产生扇形磨料水射流去除3PE防腐层的轴向扇形喷嘴结构参数:α2/r=1、α=15°、b=0.6 mm、d=2.13 mm.最佳靶距在17.37～37.37 mm.     

基于RSM模型的油-水旋流器单相流场特性模拟研究

为了获取油水分离的关键参数,采用RSM模型对旋流器的单相流场特性进行模拟研究,得到了网格图、流线图和切向速度。结果显示:旋流器单相流场中,流体在圆柱段的运动比较复杂,受到的各种作用力比较多,导致运动速度的变化也比较大; 大锥段流体的切向运动比较规律,且运动的范围和剧烈程度都有所下降; 小锥段流体的切向运动除了在范围和数值上比较小,其他都较为相似,底流段流体主要是轴向运动; 切向速度对分离特性具有重要影响,而入口处产生的湍流是影响流场的关键因素。     

油-水旋流器粒级效率数值模拟

在对油-水旋流器的流场模拟基础上,采用RSM湍流模型和Mixture模型对其分离特性和粒级效率进行模拟。结果表明:在旋流器中,不同粒径的颗粒运动轨迹不同,离散相颗粒的分离效率随着粒径的增大而增大;不同粒径的流体质点在同一旋流器中的运动轨迹、速度、分离特性等方面都有较大的差别;旋流器的轴心处会形成油核,且油核的形状与油滴的大小直接相关,旋流器的主要分离过程在圆锥段完成。     

空化射流角型喷嘴内流场的数值模拟

建立了角型喷嘴物理模型。基于FLUENT软件,采用混合模型、空化模型和RNG k-ε紊流模型对空化射流喷嘴内流场进行数值模拟。以径向线上蒸汽体积分数分布、轴线上蒸汽体积分数分布和速度分布为判断角型喷嘴产生的空化射流空化程度的依据,分析圆柱段直径、入口压力、出口压力对射流空化程度的影响规律。模拟结果表明:圆柱段直径的最佳初始值为1 mm;增大入口压力可以提高射流空化程度,但随着出口压力的增大,又会抑制喷嘴内空化的初生并降低出口速度,不利于射流空化程度的提高。     

反应型压制去污剂喷洒数值模拟与试验研究

针对目前反应型压制去污剂喷洒作业中常出现喷嘴堵塞问题,提出一种压缩空气喷洒反应型压制去污剂的作业方法,设计了一种喷洒专用喷头。建立喷头喷洒过程流体分析模型,基于计算流体动力学方法(CFD)对喷头在不同入口压力下的内部流场压力、流速及喷洒状态进行了模拟。 分析表明,当喷嘴入口压力高于2 MPa时,反应型压制去污剂的喷洒雾化均匀。为验证结构设计及分析模型的合理性,搭建喷洒试验装置,对反应型压制去污剂喷洒性能开展了试验研究。实际喷洒效果与仿真结果较为接近;去污剂的喷洒雾化较为均匀,喷洒效果较好。     

油-水动态旋流分离器流场模拟与能耗分析

拟采用Fluent数值模拟的方法研究油-水动态旋流分离器流场特性与能耗的关系,通过研究得到了旋流器内湍流场特性的分布规律以及旋流器运行过程中能耗产生部位和原因。计算结果表明,在旋转栅翅片和导流锥后方区域雷诺数、湍流强度和湍动能都出现极值点,油-水动态旋流分离器运行过程中的能量耗损也主要集中在旋转栅翅片和导流锥后方区域。     

基于Fluent的动态旋流器流场计算机模拟仿真

Fluent软件是一款集流场、热传质、燃烧以及化学反应于一体的商业CFD 软件. 针对动态旋流器流场的复杂多变性, 以Total型动态旋流分离器为例, 在Gambit软件中简化并建立了物理模型, 通过fluent软件对其速度场进行计算机模拟仿真, 得出了柱坐标系统下, 切向速度、轴向速度和径向速度三个速度分量云图, 通过研究发现, 基于Fluent的动态旋流器流场计算机模拟仿真可以有效地解决复杂流动问题, 为动态旋流器工艺设计和性能优化提供可靠的依据, 且节省开发费用, 缩短设计周期.