进口结构对方形旋风分离器性能影响的数值研究

利用CFD模拟研究了一种具有双矩形进口的方形截面的旋风分离器内部的流动特点,其中气相模型采用了雷诺应力湍流模型（Reynolds stress model,RSM）,颗粒相采用随机轨道模型。计算结果与文献实验数据的对比表明模型具有可靠性。模拟结果表明：在分离器内部的排气管和分离器壁面间的区域为强旋湍流区,靠近分离器壁面和排气管壁面的区域旋流强度较弱;排气管下的分离器内出现了回流;进口结构影响分离器内的旋流分布特点和回流开始位置及湍动能的分布,从而影响了分离效率和阻力,其中倾斜双进口的方形分离器内旋转向下的气流运动区域更大,回流开始位置更低,因此其分离效果更好;进口结构影响分离器内局部湍动能的分布特点和大小,从而决定了分离器的阻力大小;倾斜双进口的方形分离器内的局部湍动能小于对应的垂直单、双进口分离器,因此其阻力系数最小。     

循环流化床稀相区流动结构的实验研究

应用粒子动态分析仪，对方形管循环流化床的稳定段颗粒相的流动结构进行了实验研究。颗粒浓度呈中心稀，壁面附近浓，且边角效应明显；颗粒速度的垂直分量中心向上，壁面附近向下，水平分量则指出／向壁面和角落。颗粒浓度和速度分布特性证实了方形环核结构２的存在。颗粒相的湍流脉动量随着向壁面的靠近而降低，且表现出显著的各向异性特点。湍流相关脉动量在床中心大，边壁低，且在床的中心区域呈现出各向异性而在边壁区则表现了各     

不同排尘结构旋风分离器的分离特性

在欧拉-拉格朗日坐标系中对常规旋风分离器和两个不同直管长度旋风分离器内气固流动特性进行了数值模拟．模拟时气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹,并考虑气固两相之间的双向耦合．给出了不同排尘结构旋风分离器的速度、湍动能分布．对不同排尘结构旋风分离器的分离性能进行了实验研究．结果表明,底部加延长的直管可以使灰斗中气流的速度和湍动能得到较大衰减,能有效防止已分离颗粒的二次扬尘．直管内仍具有一定的分离能力,分级效率实验表明,加直管后旋风分离器分级效率有一定的提高．对于给定的旋风分离器,直管长度应有一最优值．     

方形旋风分离器内颗粒分布特性的实验研究

应用三维颗粒动态分析仪（3D-PDA）对方形旋风分离器内的两相流场进行测试，得到了颗粒密度和粒径的分布，在1/2进口高度的截面上，正对着分离器进口的右前角处颗粒的粒径明显大于其他地方的颗粒。在分离器中部的截面上，颗粒粒径分布差别不大，但是在分离器的左前解附近颗粒密度稍微高一些，而在右前角附近的颗粒密度较低，颗粒密度分布的差别和脉动速度的分布正好相反。     

方形下排气分离器气固两相流动的PDA研究

应用激光相多谱勒三维颗粒动态分析仪（3D-PDA）对方形下排气分离内部气固两相流场进行了测试,得到了分离器内不同截面的气相和颗粒相的流场矢量图,时均速度等基本运行规律。研究结果发现方形分离器内横截面上的流场旋转中心偏离其几何中心,在边角位置存在局部小旋涡,在分离器左右两个壁面附近流运有向壁面流动的趋势,研究结果有助于对分离器的分离机理的认识和指导其结构的优化设计。图14参6     

旋风分离器自然旋风长的试验研究

采用激光多普勒测速系统(LDV)对φ300mm、升气管直径为De=100、135和180mm的旋风分离器内气相流场进行了测量,主要分析了旋风分离器的自然旋风长。测量结果表明,旋风分离器内的旋转流呈现明显的衰减特性。沿升气管出口轴向向下,切向速度和轴向速度逐渐减小,对于直径100mm升气管,最大切向速度由2.55Vi开始衰减,并且最大切向速度的径向位置由0.28R逐渐向壁面移动,内部的刚性涡逐渐扩大,外部的准自由涡逐渐缩小,最终在轴向5.2D处最大切向速度点接近筒体壁面,准自由涡消失,此位置以下形成完全的刚性涡;对于直径135和180mm升气管,最大切向速度的值和位置也具有相似的变化。在此基础上,提出了旋风分离器自然旋风长的定义,即从升气管下口到准自由涡消失位置的距离为旋风分离器的自然旋风长Lc,依据实验结果给出了计算式(5)的关系式。最后通过分析旋风分离器内旋转流的衰减特性和两涡之间的能量传递过程,进一步说明了旋风分离器自然旋风长的物理意义。     

方形分离器三维流场的测定及数值模拟

作者采用热线风速仪测量了方形分离器内部三维速度场并采用Ｋ－ε模型及应力代数模型对其内部的三维流体流动进行了数值模拟。作者还采用Ｘ型热线探头旋转法测量三维流场，提出了改进ｘ型热线探头方向特性方程的具体方法，并通过计算和实验结果的比较得出：在方形分离器内的旋风流动的计算中，Ｋ－ε模型及应力代数模型均得到比较合理的结果，与实验结果符合较好，同时应力代数模型的结果揭示了各向异性湍流的特点。图７参３     

凝聚器二维单扰流柱流场中颗粒凝并模拟

选取二维单扰流柱为研究对象,通过CFD软件和拉格朗日方法,引入2d-LES模型模拟湍流场,采用离散相模型(DPM)计算颗粒的运动轨迹;利用欧拉方法,采用颗粒群平衡模型(PBM),通过用户自定义函数(UDF)功能分别导入湍流凝并核函数和分段核函数来进行计算,得出颗粒凝并规律.结果表明:扰流柱具有很好的产涡效果,可使不同粒径颗粒良好掺混;颗粒的湍流凝并效果显著,且湍流强度、湍动能与湍流凝并效果呈正相关.     

切向炉向炉膛及燃烧器区涡量分布的实验研究

首次使用六线涡量探针在切向燃烧炉（切向炉）的冷模上测量了其炉膛及燃烧器区域的速度及涡量分布，给出了描述湍流特征的参数如湍流强度、倾斜因子及平坦历子等。实验结果表明，燃烧器区射流一出口就出现了贴壁，燃烧区及燃尽区壁面附近涡量强度和湍动度都很高。     

温度对旋风分离器分离性能影响的数值研究

对不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率进行了数值研究.在数值预测时,气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型来模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹.给出了不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率,并与实验数据以及经验模型的数据进行了比较.结果表明：压力损失和分离效率都随着温度的升高而降低,相对于经验模型而言,数值计算和实验数据吻合得更好.图10表1参12     

旋风炉内气相燃烧及两相流动的数值模拟

在有反应两相流动及煤粉燃烧的全双流体模型（ＰＴＦ模型,ｐｕｒｅ ｔｗｏ－ｆｌｕｉｄ ｍｏｄｅｌ）基础上,采用修正的ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,对旋风炉内的湍流气相燃烧（甲烷和一氧化碳的燃烧）及在气相燃烧条件下的两相流动进行了数值模拟研究,模拟结果表明,在有燃烧的情况下,在旋风炉的底部存在近壁回流区,该回流区有利于火焰稳定,气粒两相切向速度分布具有类似的Ｒａｎｋｉｎｅ涡结构,该研究为煤粉燃烧的数值模拟     

下排气方形旋风分离器结构优化及其分离特性的试验研究

对可与循环流化床水冷壁直接结构而易于布置的下排气方形旋风分离器的性能指标：分离效率,压等进行了研究。为了获得最佳的结构,对不同的结构方案进行了优化试验。     

数值研究生物质焦油在旋风分离器中分离特性

借助CFD软件FLUENT对该工况下旋风分离器内部的气液两相流进行了数值模拟,其中连续相采用雷诺应力湍流模型(RSM),离散焦油液滴采用DPM模型,通过数值模拟得出了旋风分离器内部的静压场、轴向速度场与径向速度场的分布云图、液滴相的轨迹图和焦油液滴的分离与分级效率。数值计算结果表明,对于此结构的旋风分离器,分离器内部整体形成双层流动结构,近壁处径向速度与轴向速度相比较小,同时壁面对焦油液滴具有良好的捕集效果,适合用于生物质燃气焦油液滴的脱除。     

电厂旋风分离器计算机仿真与优化

利用计算流体力学ＣＦＸ４．２软件对经改造后的电厂细粉旋风分离器的气固两相流进行了三维数值模拟,其气相流场采用差分雷诺应力模型计算旋转流动,在拉格朗日坐标中计算粒子运动,为优化求解,采用多块结构适体网络,利用ＳＩＭＰＬＥ算法解离散方程,给出了经改造后的细粉旋风分离器内不同截面的速度分布和粒子轨道,证明了经改造后的旋风分离器比常规的旋风分离器分离效果要好。     

旋流对驻涡燃烧室湍流流动的影响

为分析旋流对湍流流动的影响,对并排双旋流模式以及无旋流模式下的流场进行了数值模拟。在冷态下,旋流间的相互作用主要影响回流区形态,旋流极大拓展了湍流大脉动区域,适中的旋流更利于维持双涡结构。在热态下,旋流对回流区总体强度的影响比冷态更强烈,双旋流使凹腔湍流脉动受到抑制。燃烧能显著改变凹腔回流区和旋流回流区形态,增强旋流回流区强度,缩小其尺度,但使凹腔回流区尺度和强度均明显减小。燃烧可改善双涡结构,使气流旋动比湍流脉动具有更强的轴向衰减特性。     

Effects of vortex finder length on flow field and collection efficiency of cyclone in an industrial-scale circulating fluidized bed boiler: Numerical study

Cyclone separators are key components of circulating fluidized bed (CFB) boilers. The factors that can affect the cyclone performance include body diameter, total height of the cyclone, and diameter and length of the vortex finder (VF). In this study, the effect of the VF length on the cyclone performance in a 340-MWe CFB boiler operated by Korea South-East Power Corporation was analyzed using computational fluid dynamics. A dense discrete phase model with kinetic theory of granular flow approach was employed for modeling the interactions of sand with a gas phase. As the VF length decreased, the unexpected short-circuit flow around the VF reduced the pressure difference between the center and the cyclone wall. This reduced the swirl intensity, decreasing the natural vortex length. As the VF length increased, the short-circuit flow decreased, along with the pressure difference and swirl intensity, reducing the natural vortex length. Thus, increasing the VF length beyond a certain value is not recommended, and there is an optimum VF length for maximizing the cyclone collection efficiency.     

不同进口形式方形分离器气固两相流动的数值模拟

利用CFD计算软件Fluent6.3,采用雷诺应力模型(RSM)计算了4种不同进口形式方形分离器的气相流场及阻力,采用颗粒离散模型计算了不同粒径颗粒的运动轨迹及方形分离器的分离效率等参数.模拟预测结果表明:方形分离器内部除外旋流和内旋流主流外,还存在一些对分离效率有重要影响的局部二次流,如:分离器内排气管高度空间内的纵...