水力旋流器内清水流场空气柱的三维数值模拟

本文依据计算流烙动力学（CFD）的计算方法,利用Fluent软件对带有空气柱的固-液分离用水力旋流器内清水流场进行了三维数值模拟研究。文章中首次采用“mixture”模型对空气柱进行模拟,模拟所得的流场与实测结果作对比,证明效果良好。本文的工作对进一步研究旋流器固-液分离现象提供了一定的基础和参考。     

水力旋流器流场径向速度分布规律研究

水力旋流器内部流体径向速度对其内部颗粒的径向运移有着重要的影响,它是固体颗粒径向运移受到阻力的重要原因,直接影响水力旋流器的最小分离粒度.针对水力旋流器内部流体径向速度分布规律基本上是沿旋流器半径成反比的观点,通过合理选择湍流模型,对水力流器内部流场进行数值模拟,得出旋流器径向速度的分布规律基本上是速度值沿着半径向里先逐渐增加,然后又逐渐降低,在气液界面处基本为零,并对这两种结论从理论上做了对比分析,认为标准k-ε湍流模型和Boussinesq假设均不适合水力旋流器流场.     

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。     

轴向入口油水分离水力旋流器及其数值模拟

介绍了一种用于油水分离的新型水力旋流器——轴向入口水力旋流器,与切向入口水力旋流器相比其结构更加紧凑,更适合于由多个水力旋流器单体构成的组合产品。同时,运用FLUENT软件对其油水分离情况进行了三维数值模拟,计算中采用RSM湍流模型、MIXTURE两相流模型。数值计算结果表明,轴向入口水力旋流器具有良好油水分离效率,值得在石油行业的采油废水处理中进行应用和推广。     

分解炉内气固两相流场的数值模拟及流场分析

针对分解炉内复杂的气固两相湍流运动,建立了几何模型并利用FLUENT软件对其流场进行了数值模拟分析,得出了流场运动的规律,并根据结论对该炉型提出了改进措施.     

吸收塔流场数值模拟分析

以流体力学理论为指导,运用FLUENT6．2软件对喷淋吸收塔的流场进行三维数值模拟,揭示吸收塔内的流场特性。计算结果表明,模型的计算值对优化脱硫吸收塔的设计工作具有指导意义。     

浑水水力分离清水装置进口及底孔对流场影响的数值模拟

为研究浑水水力分离清水装置的进口尺寸、进口流速和底孔孔径发生改变时对流速场的影响,采用重整化群k－ε模型对装置内的清水流场进行了3维数值模拟。模拟结果表明：流量不变的情况下进口尺寸的增加将会增加柱体区的切向流速和锥体区的径向流速,装置对进口流速的变化较为敏感,因此处理较大流量时应该优先考虑增加进口尺寸;底孔孔径的增加将会增加锥体区的切向及轴向流速,有利于装置中泥沙的排除,但同时将会导致清水溢出量减少。     

气泡增强型水力旋流器的数值模拟研究

采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法对气泡增强型水力旋流器中油-气-水三相流场进行数值模 拟,分析了速度场和油滴粒子的运动轨迹,并且对比了油滴粒径、工作流量、含油浓度3种不同因素对注气后水力旋 流器与常规水力旋流器分离效率的影响。数值模拟结果表明,注气后水力旋流器内流场的切向速度和轴向速度较 常规水力旋流器更高,油滴分离所需的时间更短,对30μm 以上油滴的分离效率比常规水力旋流器高出约20%。从 数值模拟的角度验证了入口注气可以提升水力旋流器的分离性能。     

基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

分析讨论了常规欧拉模型和耦合PBM下水力旋流器的静压力、切向速度及湍流耗散率等流场信息分布规律,结果表明在流场预测方面二者基本一致。在此基础上,采用基于PBM模型的CFD数值模拟方法,对水力旋流器的分离特性进行研究,并探究了不同入口流量、溢流分流比、油相黏度及密度等因素对油滴粒径分布以及油水分离特性的影响。结果表明,随着入口流量的增加,水力旋流器的分离效率呈先增大后减小的趋势,在处理量为4 m³/h时达到98%的最高分离效率;溢流分流比的增大有利于提升分离效率;随着油相黏度的增大,油滴受到的径向力减小,不易发生聚结,使分离效率明显降低;油相密度的增大导致尾管段平均油滴粒径的增加,使分离效率明显降低。总体而言,利用CFD?PBM数值模拟方法可以获得水力旋流器内部油滴粒径分布及变化特性,有利于从不同尺度揭示水力旋流器的分离机理。     

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。     

连铸中间包内流场与温度场的数值模拟

针对国内某钢厂中间包,利用CFD软件FLUENT研究该中间包内传输现象,计算挡墙对中间包流场和温度分布的影响,结果表明设置合适的中间包挡墙,能明显改善中间包内的流场和温度场.     

一种新型叶片涡轮分级机流场的数值模拟

建立了一种带后弯导板的新型叶片形状涡轮分级机内腔叶片之间气-固两相湍流的双流体理论模型,并利用通用的流体力学计算软件进行了数值模拟。结果表明:该涡轮分级机在正常工作状态时,内腔流场遵循强湍流流动规律;当采用带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流,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,提高涡轮分级机的分级效率和分级精度。     

水介质旋流器动力学模型的研究

本文建立了一个对旋流器内部的运动进行描述和预测的动力学模型。我们通过对Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程运用有限元求解而获得旋流器内部速度场分布的预测值。相应的速度分布实验数据是利用激光测速系统在直径８０ｍｍ的水力旋流器上采集的。该模型的结果与实验结果相吻合，并且复盖面广。     

叶栅内部粘性流场的数值模拟

提出了一种求解叶栅内部粘性流场的新方法,并用该方法求解了任意曲线坐标系下的时间相关Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,该方法采用有限体积离散,对无粘通量采用Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｈｙ－Ｏｓｈｅｒ的三阶精度ＴＶＤ格式,对粘性通量采用中心差分格式;并且在边界处理上采用直接将边界条件施加于物理边界上的方法,使得边界条件更加符合真实情况,对叶栅内部粘性流场的计算表明,该方法能够反映叶栅内部的流动情况。     

风力机流场速度数值模拟

为了研究风力机在不同来流风速下和额定风速下运行时的尾流情况,采用数值模拟计算的方法,对美国可再生能源实验室(NREL)5 MW风力机进行建模并选择不同来流风速进行数值模拟计算.通过模拟计算数据可以看出,风力机下游的风速在0D~4D区域内恢复迅速,在4D~12D区域内恢复缓慢,在12D~16D区域内恢复迅速.其中,在风力机下游6 D距离处,来流风速恢复到接近来流风速的60%,在20D处恢复到来流风速的92.8%.由此表明,初始来流风速越大,风力机下游风速越容易恢复到初始风速,并且可以认为在下游20D处下游风力机不再受上游风力机的影响.     

水力旋流器油水分离数值模拟与实验研究

为了在不影响内部流场稳定性及分离效率的情况下,降低水力旋流器内部能耗的问题。采用CFD方法进行流动数值模拟,利用FLUENT软件中RSM湍流模型和SIMLEC算法对两种不同结构的旋流分离器（LLHC）的内部进行计算,以水和油为介质,并利用基于欧拉法的Mixture两相模型进行模拟。搭建了相应物理模型下的实验平台,最后将模拟得出的流场压力场和速度场与实验实测数据对比,验证模拟方法的准确性。结果显示：数值模拟结果与实验实测结果相差10％以下,证明了所采用模拟方法的准确性。双锥单柱结构下,压力损失降低。采用内平齐溢流口可有效清除入口大圆柱段短路流。     

汽车废热发电系统中喷管的流速场数值模拟

采用有限元法通过控制容积方程对三种渐缩型喷管(锥型喷管、整流型喷管、变截面型喷管)中流体流动进行数值模拟.计算结果表明:在相同工况下,当λ=b/a=0.16时,锥型喷管出口流速最大,回流最小.计算结果表明,对废热发电系统中汽轮机喷管,特别是有机工质低沸点朗肯双循环系统所用的汽轮机喷管的设计有参考价值.     

轴流泵内部三维湍流场的数值模拟

基于流体动力学计算分析的FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对轴流泵内部流场进行了数值模拟,并分析了该轴流泵在小流量工况﹑设计工况和大流量工况下叶轮内的速度分布和压力分布以及泵的外特性,得出了该轴流泵的扬程和效率随着流量的变化规律。研究结果有助于解析轴流泵的内部流动机理,并对泵的水力设计提供重要的参考。