斜切双入口旋风分离器流场的数值模拟

用RSM模型对斜切双入口型旋风分离器三维流场进行了数值模拟,结果表明:斜切双入口型式很好的改善了单入口旋风分离器流场的不对称性,减小了内部的局部涡流;随着倾斜角度的增加,其切向速率,轴向速率都呈现先增加后降低的趋势,在倾斜角度为12°时轴向速率达到峰值,倾斜角度为10°时切向速率达到峰值,压降也呈现先增后降的规律,但最大值也远远小于单入口形式,径向速率变化不明显。     

螺旋面双入口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

采用非稳态RSM湍流模型对螺旋面单入口、螺旋面双入口(90°、120°、150°、180°)5种分离器的流场进行数值模拟。结果表明:螺旋面双入口分离器流场稳定且对称性好,"顶灰环"现象不明显,压力损失小,分离效率高;在相同气速条件下,随着入口旋转角的增加,分离器的压降不断变小,而且入口旋转角越大,压降随入口旋转角增大而变小的幅度越来越小;入口旋转角为90°的螺旋面双入口分离器分离效率最高。     

浮选柱喷嘴结构参数对微泡发生器流场的影响研究

微泡发生器作为浮选柱的核心部件,一直是浮选柱研究的重点,本文运用流体动力学软件FLUENT采用非结构化网格技术对不同啧嘴结构参数下微泡发生器内的流场进行了分析对比,结果表明,其它参数不变的情况下,气含率随啧嘴直径的减小而增大,而喷嘴入口锥角对气含率影响不大,最小总压（真空负压）随喷嘴直径的减小而减小,同时矿浆对喷嘴壁面的剪切力随喷嘴入口锥角的减小而减小,较小的入口锥角更有利于矿浆的流动。     

不同入口偏心距旋风筒内流场的数值模拟

采用数值模拟方法对不同入口偏心距的旋风筒内气相流场进行了分析,重点考察了入口偏心距对流场非轴对称特性的影响。通过分析速度场、顶板下二次流和环形空间内的短路流,以及筒体内涡核的分布特征,发现随着入口偏心距由零逐渐增大,在偏心距e=16 mm之前流场分布的非轴对称性得到改善,同时削弱了顶板下方上灰环的存在以及短路流造成的尘粒逸出现象,涡核偏离几何中心的平均距离也逐渐减小;随着偏心距继续增大,以上参量的分布特性又复变差。     

深海采矿Y形输送管内颗粒流动状态研究

针对深海采矿输送试验过程中Y形管内流场复杂,存在矿石泄露风险等问题,对不同输送工况下Y形管内的连续相流场和颗粒场进行了分析。应用CFD-DEM方法,对Y形管的清水工况和两相流工况进行数值模拟计算,得到了管内的压力分布、单颗粒运动特性和颗粒群运动特性。对比分析了颗粒群对压力分布的影响规律。结果表明,Y形管内的压力分布受到弯管曲率和入口流量分配的影响;单颗粒在弯管内贴壁面流动,且因受到上升流的作用而向上偏移,当上升流的流速较低时,颗粒会撞击底部管道壁面;颗粒群输送过程中,当上升流流速不足时,颗粒将通过底部管道流失,颗粒流的存在导致Y形管内的低压旋涡区强度和尺度均减小。     

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。     

液-液水力旋流器准自由涡的数值模拟研究

利用流场数值模拟软件FLUENT,结合激光测量结果,对液-液旋流器准自由涡进行了数值分析研究。结果表明,描述准自由涡的流型常数n和c不是恒定不变的常数。在不同的轴向位置,n和c都是不同的,n先随z/D的增大而增大,约在z/D=7处达到最大值,而后随z/D的继续增大而减小;c随着z/D的增加而减小。当入口平均速度增大时,n基本保持不变,而c随入口平均速度的增大而增大;当分流比增大时,n和c基本保持不变;当物料黏度增加时,n和c随黏度的增加而减小。     

基于FLUENT的重力除尘器内部流场数值模拟

为了研究重力除尘器的内部流场情况,通过重力除尘器模型建立和参数选择,以CFD为理论基础,应用Auto CAD软件进行数学建模和FLUENT前处理GAMBIT软件进行网格划分,运用FLUENT对其内部流场进行数值模拟。通过设定不同的出口负压和入口速度,分析了在外形尺寸一定的条件下,改变出口负压或入口速度的任一条件,煤粉尘在除尘器内部的运动轨迹的影响,从模拟结果得到除尘器内部流场云图和矢量图。根据矢量图的对比得到该模型下的最优的入口速度和出口负压。最后,论证了FLUENT软件对除尘器内部流场模拟的适用性,研究结果对工程应用具有一定的指导意义。     

锂电池电极狭缝挤压涂布内外流场分析

为全面揭示锂电池电极狭缝挤压涂布过程中各参数变化对涂层质量的影响规律,采用数值模拟方法对锂电池电极狭缝挤压涂布的内、外流场进行了仿真分析。引入均匀性评价指标,在内流场中研究了浆料参数、结构参数和工艺参数对涂层均匀性的影响;在外流场中研究了涂层缺陷的成因,并进行了实验验证。结果表明,实验与仿真结果高度一致。较小的狭缝厚度、较大的入口角度和较小的浆料入口速度对涂层均匀性有利;增大浆料入口流速可对空气渗入和涂层过薄缺陷进行改善,涂层过厚缺陷主要由箔材运动速度小于浆料入口流速造成,湿涂层的厚度会随着涂布间隙的减小而增大。     

井下空压机硐室降温数值模拟及应用研究

随着开采深度的增加,越来越多大型设备安装在井下,导致井下机电设备硐室的高温热害尤为严重。针对某铁矿井下空压机硐室的实际情况,建立模型,应用FLUENT对其温度场、流场进行数值模拟,研究不同入口风速、温度等条件下硐室内温度场的变化规律。提出利用风障调节硐室流场、增加入口风速及降低入口温度等综合措施进行降温,使硐室出口温度降至29.7℃,满足规程要求,高温热害得到明显改善。     

单、双溢流管旋流器流场特征及分离性能研究

普通旋流器完成一次分级只能得到细颗粒的溢流和粗颗粒的底流,无法实现窄粒级精细分级要求。为了使一次分级可以获得多个细粒径、窄粒级产品,提出了一种双溢流管旋流器,为探明旋流器内流场特 征及分离性能,采用数值模拟和试验研究对比研究了双溢流管旋流器和普通单溢流管旋流器内速度场、压力场、粒度场及分离性能。数值模拟结果表明：具有双溢流管结构的旋流器经过一次分离可以获取内溢流、外 溢流和底流3种粒级产品。相比于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器的切向速度和内部静压力更大;径向速度、轴向速度和湍动能更小,说明双溢流管旋流器可以强化分离过程,有利于分离性能的提高。试验验证结果 表明：相较于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器底流浓度降低了8.3个百分点,底流产率增大了3.25个百分点,内外溢流产品中-45 μm的颗粒累积含量增加了1.15个百分点,综合分级效率提高了1.26个百分点。研究 结果可为多产品窄粒级旋流分离装备及工艺的研发提供一定的参考。     

旋风分离器流场数值模拟及其涡结构识别

采用计算流体力学软件Fluent,基于非稳态雷诺应力湍流模型对旋流分离器流场进行了模拟,得到了旋流分离器内部切向速度和轴向速度分布,并与实验值进行对比;同时将Q判据应用于旋风分离器内漩涡结构的识别,比较了切向进口处两种不同网格结构对涡结构的影响。结果表明:非稳态的雷诺应力湍流模型模拟结果对切向速度进行很好的预测,几乎与实验一致,轴向速度与实验结果趋势一致,能够很好的预测轴向速度的"驼峰"结构;切向进口处的网格质量由于伪扩散对模拟结果有影响,需要进行优化;利用Q判据能够将旋风分离器内部的旋进涡及环形空间二次涡进行准确识别,在旋风分离器中心轴线附近及环形空间存在漩涡。     

先排矸三产品重介质旋流器流场的数值模拟

使用3种湍流模型对先排矸三产品重介质旋流器的流场进行了数值模拟和实验研究.采用RSM模型进行的流场数值模拟结果表明,在旋流器密度场中,一段旋流器流场中存在着完整的空气柱,二段空气柱是气水混合中心低密度区;在旋流器压力场中,以轴线为中心存在着负压区,沿径向负压逐渐升高至0,然后达到正压力;在旋流器速度场中,轴向速度沿轴线向下形成内旋流,沿半径加大到0,形成了零速包络面,一段的切向速度和DWP旋流器相近,二段的切向速度比DWP旋流器更高.     

DSM重介质旋流器流场的数值模拟

采用计算流体力学软件,选用RSM湍流数值计算模型,对DSM型重介质旋流器的流场进行了数值模拟.研究了DSM型重介质旋流器流场的速度分布、密度分布和压力分布,得出4点结论：旋流器内的流体沿着溢流管的外侧向下流动,使旋流器分选时存在短路流,降低了旋流器的分选效率.旋流器内的轴向速度越接近中心越高,大约在旋流器半径的中部通过零点,所有速度为零的个点形成了零轴速包络面（LZVV.旋流器内的切向速度从内向外逐渐升高,在空气柱附近达到最大值,然后逐步下降到最低点.由于回流的作用,在旋流器中间造成负压区形成了空气柱,空气柱截面直径大约为溢流口直径的0.6倍.     

基于PIV浮选柱旋流场的测试与模拟

为深入探讨旋流段的流场分布及旋流分离的作用机理,以粒子图像测速系统(PIV)为基础构建了浮选柱旋流段的流场测试平台,利用PIV测试平台和Fluent数值模拟软件对旋流段内部的速度场进行了测试与数值模拟,研究了旋流段的速度分布规律以及循环量变化对速度分布规律的影响。结果表明,流场速度以切向速度为主,且有着明显的分布规律,径向速度比较小且分布比较复杂,轴向速度相对径向速度较大,速度分布呈对称分布;随着循环量的提高,轴向速度的零点向中心靠拢,而最大值出现在相近的半径位置。数值模拟结果和实验结论吻合度较高。     

旋流器内部流场的数值模拟方法研究

旋流器以其操作简单,运行成本低,物理尺寸小等优点广泛应用于化工分离行业。其内部流场情况对其分离精度及分离效率起着关键作用,准确模拟该流场具有重要意义。流场变量梯度高、旋流特征强,尤其中心空气柱的存在增加了其数值模拟的不确定性。借助CFD(Computational Fluid Dynamics)软件,对75 mm经典旋流器系统地进行了气-液两相流非稳态数值模拟,研究了湍流模型,压力-速度耦合方式以及离散格式对旋流器内部流场计算结果的影响,并将其空气柱直径、切向速度以及轴向速度进行对比。结果表明:RSM(Reynolds Stress Model)湍流模型可以较为准确地预测旋流器流场,仅在空气柱附近区域预测的速度值偏低。RNG k-ε(RNG k-epsilon)、Realizable k-ε(Realizable k-epsilon)以及Standard k-ε(Standard k-epsilon)湍流模型预测的该流场与实际流场存在较大差异。其中,RNG k-ε模型误差较Realizable k-ε以及Standard k-ε模型稍低;QUICK与Second Order Upwind离散格式在预测旋流器内部流场时差别不大。Third-order MUSCL,Power Law以及First Order Upwind离散格式没有求解出流场中完整的空气柱;SIMPLE,PISO及Coupled三种压力-速度耦合方式对计算结果的影响不大,相比较而言SIMPLE算法为较适合计算旋流器流场的压力-速度耦合方式。Coupled较其他2种算法在溢流管段预测的空气柱直径偏大,速度偏小,部分锥段空气柱直径偏小,速度偏大。     

宽域水力旋流器内液相流场的模拟与分析

提出了一种可同时分离重质和轻质固体颗粒物的宽域水力旋流器,并利用CFX流体软件,对旋流器内在流量为25m3/h试验参数下的切向速度、轴向速度、径向速度及其对颗粒运动分离的影响进行了模拟与分析。结果表明:旋流器内流场是一种三维非轴对称的湍流旋转流场,但在锥体底部,流体流动具有一定的对称性;切向速度对称性较好,使得内部流场较稳定,径向速度的分布规律性不强;在旋流器内存在一个最佳径向速度分布利于分散相颗粒沉降。     

涡轮旋流分选机内部流场数值模拟研究

利用FLUENT软件对新型涡轮旋流分选机内部流场进行了数值模拟。通过数值模拟得到了该涡轮旋流分选机内部的三维速度场(轴向、切向和径向)、压力场(静压和动压)的分布规律,从而对该分选机的分选原理有了进一步的认识。     

基于FLUENT的旋风分离器结构改进数值模拟

旋风分离器的结构影响着其分离效率和压力损失。从分离器的进料口、排气管、筒体长度这3个方面对分离器的结构进行改进,并针对分离器内的气相流动,选择RNGk-双方程湍流方程得到不同结构分离器内气相流场分布。模拟结果表明,选择180°蜗壳双进料口、增加排气管直径、加大排气管插入筒体的长度和增加筒体长度有利于优化分离器的分离性能。