液-液旋流分离器分离特性数值模拟

液-液旋流分离器内部流场复杂,现有实验条件难以得到较为清晰的流场分布和液-液两相分离过程,用马丁·休教授发明的F型液-液旋流分离器为研究模型,以取油水作为分离介质,采用计算流体动力学技术对液-液旋流分离器进行数值模拟分析.结果表明:液-液旋流分离器内部流场分布特征明显,并在圆柱段、大锥段、小锥段存在不同程度的循环流;其各截面切向速度和轴向速度分布规律与理论分析相一致,切向速度分布中在圆柱段、大锥段和小锥段上端组合涡特征明显,圆柱段和大锥段的轴向速度呈现双W形式;采用分散相模型追踪油滴运动轨迹,证明油水分离的关键在于油滴是否能够在分离区域进入内旋流.     

高效沉降分离池分离特性的数值模拟

针对某油田的含油污水,选用RNGk-ε模型,基于ANSYS14.0平台的FLUENT软件对高效沉降分离设备的内部构件、不同入口速度、停留时间进行模拟分析,进而研究其分离特性和流动规律.模拟结果表明：①无内部构件的高效沉降分离池中会存在严重的涡流和动力不足的问题,须设置平板和斜板改善分离设备内部流场,促进油滴聚结合并,从而提高油水分离效率;②不同入口速度下,进口速度越小,涡流区长度相对较小,所需的停留时间越长,但油水分离效果相对较好;③当沉降分离设备高度Y=0.5m处的油相体积平均分数超过0.95,即为油水分离最佳界面.     

绕轴旋转旋流分离器内流场的数值模拟

传统静态旋流分离器与螺杆泵配合使用应用于井下进行油水分离时,要求绕其自身轴向旋转,本文针对这一问题,对绕轴旋转旋流分离器内流场分布规律进行数值模拟.分别对壁面旋转方向和旋转速度对流场的切向速度、轴向速度、径向速度等分布规律的影响进行了分析.结果表明,在壁面旋转条件下,各速度分量相互制约,且壁面旋转效应对外涡流区的动量补偿量相对较大.     

旋流消能工内空腔旋流的数值模拟

为了克服试验研究的局限,揭示旋流消能工内部的流动特性,以公伯峡水平旋流泄洪洞为例,在原、模型试验研究的基础上,采用Realizablek-ε湍流模型对空腔旋流进行数值模拟.模拟结果表明,压强等值线沿径向大致以旋流空腔为中心的同心圆轴对称分布;旋流区和空腔内流速具有明显的分区特性,旋流区动能沿程由切向动能向轴向动能转变,并得到旋流角的印证;旋流空腔沿旋流洞轴向和径向均有变化;湍动能与湍动能耗散率的径向分布体现出水气交界面处水气混掺紊动、离心力引起壁面摩擦力的增加是空腔旋流具有较大消能率的原因.通过数值模拟与原、模型水力特性的对比分析可知,数值模拟能够客观地反映出空腔旋流内部的流场特性,成果可为旋流消能工内空腔旋流的研究应用提供参考.     

浅水型冷却池的数值模拟

以唐山陡河电厂冷却池(陡河水库)的实测资料为依据,采用分步杂交的计算方法对浅水型冷却池按平面二维问题进行了数值模拟,得出了较为理想的成果,说明对浅水型冷却池采用分布杂交法按平面二维问题进行数值计算是可行的。但要严格模拟风生漂流,则须按三维问题进行计算。     

泥水分离用水力旋流器的数值模拟

利用CFD软件对泥水分离用水力旋流器内的三维流场和泥水分离过程进行了数值模拟研究。采用Eulerian模型和RSM湍流模型分别考察了进料口直径、溢流管直径和插入深度等结构参数及处理量、泥浆浓度等操作参数对分离性能的影响。数值模拟结果表明:溢流管直径增大,泥水分离效率明显降低;溢流管插入深度增大,分离效率先增大后减小;底流口直径增大,分离效率明显增大;进料口直径和筒体高度对分离效率的影响相对较小。操作参数模拟结果表明:水力旋流器的操作弹性较小,额定处理量下分离效率最高;泥浆浓度增大,分离效率明显降低;固体泥颗粒黏度增大,分离效率增大。     

旋流数对燃油旋流燃烧器燃烧过程影响的数值模拟

模拟燃烧器在不同的旋流数状况下,燃烧空间内部温度场和速度场的分布,分析燃烧器燃烧过程的火焰结构和火焰温度。模拟结果表明:要保证燃油能稳定燃烧且火焰分布合理,旋流数应选在1.584～4.705之间。     

旋流塔板上气体流场的数值模拟

采用二方程ｋ－ε湍流模型，以实验数据确定入口条件，用ＳＩＭＰＬＥ算法对旋流塔板上气体的速度场及静压场进行了数值计算。其结果与实验值吻合良好，表明数值模拟可用来预测较实验更为详细的气流运动特点。     

新型气浮-沉淀池运行沉淀工艺的数值模拟

目的 利用数值模拟的方法 为优化设计新型气浮-沉淀池提供参考依据.方法 使用计算流体力学软件Fluent对新型气浮一沉淀池运行沉淀工艺时的固液两相流进行数值模拟.结果 通过数值模拟计算得到颗粒的运动轨迹,及粒径、密度值与去除率的关系曲线.计算了颗粒在密度下限值时的沉淀速度,即各粒径粒子在此密度值时其对应的最不利沉降速度的变化规律.结论 该模型能较好地反映颗粒的沉淀规律,可以作为进一步研究新型气浮-沉淀固液分离工艺设计参数优化的基础.     

单锥旋流器分离过程的三维数值模拟

使用FLUENT软件中的多相流欧拉分析方法,结合雷诺应力湍流模型,实现单锥型旋流器内油水分离过程的三维数值模拟并预测其分离效率。该模拟可用于分散相的体积率超过10％、湍流具有各向异性结构的一般广义情形。模拟展示了油水两相由开始的均相来流如何在单锥旋流器内逐渐分离、聚合、迁移的过程。本文对旋流器分离性能的预测得到了实测结果的验证。     

轴流式止回阀的数值模拟

根据轴流式止回阀的结构特点,利用Solidworks造型软件对其流道进行三维造型,将造型导入到ICEM中进行网格划分,利用FLUENT对止回阀的压力降特性和动态特性进行数值模拟,通过对计算结果的分析,得出轴流止回阀具有节约能源、可以减小水锤作用等优点;应用FLUENT对几种流速工况下的流动进行计算,并与试验结果作对比,结果表明两者比较接近,验证了CFD/CAD的结合在工程应用中的有效性。     

基于Eulerian模型的三维立式脱水沉降罐数值模拟

利用计算流体力学(CFD)分析软件ANSYS(FLUENT)的多相流Eulerian模型对三维立式脱水沉降罐油水分离过程进行了非稳态数值模拟,同时使用用户自定义函数(UDF)编写流体物性值随温度的变化关系。从模拟结果中观察了温度场、体积分数和流场的细节特征,结果发现,配液管温度、油相体积分数影响配液孔流速;进液温度在60~80℃时,较高的温度总是有利于油水分离;罐内油相速度在乳化层处扩散。     

涡轮分级机内腔流场的数值仿真研究

涡轮分级机内腔流场的研究是一个非常复杂而又重要的问题，针对FW-Φ150型强制涡卧式涡轮分级机的内腔流场，利用最新的CFD技术，建立起分级机叶片间的三维旋转流场模型，分别进行了叶片形状为直型和带后弯导板型时的数值模拟计算。结果表明，当采用后弯导板的叶片形状时，混合气流通过两叶片间流场会产生一种正方向的涡旋，它可以抵消使用直叶片时由于涡轮高速旋转而不能克服的附加反方向涡旋，从而使流场更加稳定，容易形成整流。该研究为开发适合亚微米级的高效精密分级机提供了一定的理论依据。     

底部对数螺线挡板对搅拌釜流场特性影响的数值模拟

采用CFD方法对底部不同结构尺寸对数螺线挡板的搅拌釜内流场特性进行了数值模拟。模拟采用多重参考系方法、滑动网格法和k-ε湍流模型。在100r·min-1转速下,对不同结构尺寸底部挡板流场进行模拟分析。结果表明：增大底部挡板弦长与宽度有利于强化搅拌釜混合效果,缩短混合时间。底部挡板改善了叶轮区以下区域的流动状况,轴向流动与挡板弦长和宽度成正相关,与离心距离成负相关。底部挡板对将剪切速率有一定的提高,增加弦长与宽度有利于剪切水平提高。     

单鳃片分离鳃有进出流时的水沙流场三维数值模拟

利用RNGk-ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型,模拟了单鳃片分离鳃装置有进出流时的水沙两相流流场．经分析表明,进出流的设置未破坏分离鳃装置中存在的垂向和横向两种异重流,不影响水沙分离效率,但泥沙大量淤积在分离鳃底部,未能及时有效地排出。     

节段式多级离心泵全三维湍流场的数值模拟

选取工业中常用的DF型多级离心泵作为研究对象,数值计算使用了FLUENT软件及其RNG k-ε湍流模型和多重参考坐标系,实现了节段式多级离心泵任意一整级（包括叶轮导叶在内）的全三维流场的数值模拟.模拟结果显示在叶轮出口与导叶入口衔接处,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体逆叶轮旋转方向运动.液流的静压值在正导叶出口附近达到泵级内最大值,进入反导叶后因沿程出现的水力损失静压值略有降低.计算结果得到了泵外特性实测值的验证.     

入口位置对喷淋塔流场影响的数值模拟

利用FLUENT软件对三种不同入口位置的喷淋塔的内部两相流场进行了三维数值模拟。在计算中气相采用标准k-ε模型计算,SIMPLE算法。重点研究了不同入口位置的喷淋塔内的流场及压力的分布情况。计算结果表明,对同一喷淋塔,入口位置不同对塔内流场有很大的影响。此结果对喷淋塔的设计及其改进具有一定的参考价值。     

确定平流沉淀池指形集水槽长度的数值模拟方法

针对沿程集水方式使平流沉淀池内的沉淀过程偏离理想沉淀池假设条件的现象,提出确定平流沉淀池指形集水槽长度的有限元计算方法,并举例对集水槽长与沉淀效果的关系作了数值模拟．