搅拌釜三维流场的雷诺应力模型数值模拟

引言 近年来,雷诺平均Navier-Stokes方程及其封闭方程组成的湍流模型在应用于搅拌釜复杂湍流现象的模拟上取得了成功,主要是采用标准k-ε[1]、RNG k-ε[2]等模型.     

内锥式脱油旋流器流场分析与结构优化

采用流场模拟方法研究了内锥式脱油型水力旋流器的内部流场,其中湍流模型采用多相流中的ReynoIds应力模型,基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法,应用计算流体动力学(CFD)方法对内锥式脱油旋流器进行数值模拟,揭示了特性参数对旋流分离器性能的影响.     

水力旋流器固-液两相流场数值模拟研究进展

通过总结国内外学者对液固水力旋流器数值模拟的研究成果,论述了近二十年液固水力旋流器两相流场数值模拟的研究进展,提出了今后液固水力旋流器流场模拟研究的重点和新方向。     

水力旋流器固一液两相流场数值模拟研究进展

通过总结国内外学者对液固水力旋流器数值模拟的研究成果，论述了近二十年液固水力旋流器两相流场数值模拟的研究进展，提出了今后液固水力旋流器流场模拟研究的重点和新方向。     

液-液水力旋流器压力场分布规律分析

利用Fluent软件,选用雷诺应力模型对液-液水力旋流器的压力场分布规律进行研究。通过数值模拟得出了压力场的分布规律:从旋流器的顶部沿轴向向下压力逐渐降低;随着半径的减小,压力也逐渐降低,在中心部位的内旋流区压力损失较大,溢流口处压力降至最低,此处的压力降也最大;入口处的压力损失占总压力损失的40%左右,这部分能量损失对分离不起作用;随着流量的增加底流压力降呈指数形式增加。     

动态水力旋流器内部流场CFD模拟研究

利用CFD方法,采用流体力学FLUENT分析软件对动态水力旋流器内部流场进行了研究和分析。通过模拟分析,得出模拟结果可以准确地反映流场内部情况,从而对动态水力旋流器的分离效果及其性能进行预测并指导旋流器结构的改进,为动态水力旋流器的优化设计提供了依据,并为其今后的推广应用提供了参考。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（七）——操作参数对分离特性 …

对液液水力旋流器主要操作参数,如流量,分流经,入口压力以及增压方式等分离特性的影响因素进行了分析,可为水力旋流器的现场应用提供有益的指导和参考。     

两种不同入口结构型式旋流器内的流场模拟

采用Fluent软件对传统切入式旋流器和新型轴流式旋流器进行模拟研究,着重分析了旋流器内速度场与压力场的分布,得到以下结论:①在速度场方面,切入式旋流器的切向速度与轴向速度的衰减速度均要比轴流式旋流器要快,即流体在切入式旋流器内流动时所受阻力要大于其在轴流式旋流器所受阻力,进而影响到液滴颗粒在旋流器中的分离效果;②在压力场方面,轴流式旋流器的径向压力降要大于切入式旋流器,有利于轻相向旋流器中心流动,促进液液分离,而切入式旋流器的轴向压力降要比轴流式旋流器大,相应能耗也较高.因此轴流式旋流器有着很好的发展前景.     

水力旋流器湍流场数值模拟

<正> 引言 水力旋流器作为一种简便、易行和高效率的分离、分级和离心沉降设备,已被广泛应用于化工、冶金、石油等众多工业领域中.以往的水力旋流器设计主要是根据大量物理模型试验得出的经验准数方程来求出旋流器的几何结构参数和操作参数.然而,随着水力旋流器应用范围的迅速扩大和人们对其分离(级)性能指标的要求日益提高,传统的按经验或半经验公式进行旋流器设计方法的局限性越来越明显,以及物模试验的耗时费钱,已促使人们开始采用数值模拟的方法,通过对旋流器内部流体运动的深入研究,弄清旋流器的分离机理,以便为提高水力旋流器的分离效率和分级准确度予以理论指导.本文采用了适于水力旋流器液相(水)流场的K-ε湍流数学模型,对水力旋流器内的湍流运动规律进行了数值模拟并根据激光实测结果对部分模型常数进行了修正.     

圆柱旋流器多相流场的数值分析

采用简化的多相流模型建立了圆柱旋流器内液固多相流动的数学描述,并用雷诺应力模型描述湍流,对圆柱旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟,得到了旋流器内不同截面上的速度分布和不同时间的体积分布状况。数值计算结果为前人的试验和理论总结提供了有力的支持,对旋流器的进一步研究有指导意义。     

多进口旋流器流场特征及分离性能

为了改善单进口旋流器稳定性差、分级效率低等问题,本文提出了多进口旋流器结构。通过数值模拟方法,在恒定入料工况下,对比分析了单、二、三、四进口旋流器的流场特征和分离性能。研究结果表明：增加旋流器进口数量,会对旋流器流场和分离性能产生积极影响,有利于旋流流场径向压力的增大,且进口数量为偶数时,流场径向静压力增强效果更好;旋流器柱段区域流场切向速度增大,有利于强化旋流器分离能力。同时使用Mixture耦合RSM模型预测了离散相CaCO₃颗粒的分离效率,结果表明多进口旋流器可以在低速度入口条件下完成离散相的高精度分离。入料速度为3m/s的工况条件下,多进口旋流器分离50μm、57.5μm颗粒的底流分配率较单进口旋流器分别提升了10.60%、5.59%,对抑制旋流器溢流产品错配率和提高分级精度有积极的影响。因此,增加旋流器进口数量,可以有效提升旋流分级效率和分离精度。     

进口尺寸对旋转流场分离特征的影响

力旋流器进口尺寸的设计是提高分离精度的一种有效方法。长期以来,对旋流器进口尺寸影响分离性能的认识主要来自工程实践经验,鲜见从旋转流场和分离机理的角度进行系统性分析的报道。采用计算流体力学方法进行旋转流场模拟,并考察进口尺寸缩小后的压力分布特性、三向速度分布和二次涡流结构。研究结果表明：进口尺寸缩小后切向速度数值的上升趋势明显,同时轴向速度和径向速度数值上相对变化较小,管内离心强度显著增高的同时保留了主要的分离结构。而且柱段流体,尤其是远离进口一侧的流体旋转更为充分,轴向速度双峰结构也更为明显。从上述角度来看,进口尺寸缩小后的流场分布情况更加有利于分离。但是,进口尺寸的缩小会加剧旋流管内的二次涡流运动,增大进口处射流的卷吸作用,使流场更加不稳定,从而对分离产生不利影响,因此分离粒度不可能随着进口尺寸的缩小无限制地降低。另外,进口尺寸缩小后,局部损失增大,且二次涡流运动加剧,导致旋流管的能耗会有一定的增加。     

充气水力旋流器内流场的研究

采用透明充气水力族流器模型对其内流动状态特征进行了研究，首次明确提出了“液柱”存在的必要性，并对液柱高度对分选的影响进行了研究。用快速摄像分析法测定了薄流层内流体的速度及液柱内气泡的运动速度，探讨了操作参数的影响。本研究结果对充气水力族流器的设计及工艺参数的优化具有指导意义。     

液-液旋流分离器内流场的数值模拟研究

用计算流体动力学(CFD)的数值方法,采用RSM模型对油水分离用液一液水力旋流器的流场进行了数值模拟。单相流场的模拟结果表明,旋流器内的流场结构是强旋转和非对称的三维结构,因而对旋流器的研究(无论是数值模拟还是实验测量)必须是基于三维的;旋流器上游区内流体紊流现象严重,两侧有循环流存在,这都对两相分离不利,应改进结构以改变这种流动形式;其模拟结果与他人实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法是可靠的。另外还对油一水两相流场进行了研究,初步揭示了液一液两相分离的现象,这都为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考。     

脱气除油旋流系统流场分布及分离特性

目前我国大部分油田已进入高含水阶段,且采出液中常带有大量伴生气,采用旋流分离法实现采出液高效分离对于简化陆上油田地面处理工艺及提升海上平台经济环保的采出液处理技术具有重要意义。脱气除油旋流系统由GLCC型气液分离器和油滴重构旋流器串联组成,设计的目的是在保证高效脱气的同时进一步改善对小油滴的去除效果,实现油气水三相高效分离。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）方法,利用种群平衡模型（population balance model,PBM）模拟油滴破碎与聚结,对脱气除油旋流系统内部流场特性及粒度分布进行模拟分析,并采用数值模拟与试验相结合的研究方法,对比分析不同含气体积分数和气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离性能的影响规律。结果表明：含气体积分数与气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离效率的交互作用较显著,在研究范围内综合脱气效率和除油效率可以得到,含气10%、20%、30%的最佳分流比分别为25%、30%、35%,数值模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数值模拟方法的可靠性。另外,含气体积分数越大,油滴重构旋流器的油滴分层重构现象越明显,油滴重构旋流器可以在一定程度上改善含气情况下油水分离效果差的现象,脱气除油旋流系统对油气水三相分离的适用性较好。     

Numerical investigation and improvement strategy of flow characteristics inside supersonic separator

In order to study the flow behavior and optimize separation performance, a three-dimensional numerical model of an improved supersonic separator was developed. The proposed model takes into account the compressible and strong swirling effect. Four widely-used turbulence models include Sparlart–Allmaras model, realizable k–ε model, shear-stress transport (SST) k–ω model, and Reynolds stress model (RSM) were validated and compared by the experimental date reported in the literature. The comparison results indicated that RSMs have great potential to predict the flow inside supersonic separator. Based on the established numerical model, the distribution of critical parameters such as temperature, pressure, and Mach number was obtained. The influence of the pressure loss ratio on the shockwave location occurred at the divergence section of the Laval nozzle was systematically studied. Analysis about the relationship between the pressure effect and shock wave location was carried out to explore the principal factors that limit the performance of the supersonic separator.     

水力旋流器的研究现状和发展趋势

随着对污水处理需求的不断变化,水力旋流器的研究及应用也越来越广泛。介绍了水力旋流器的工作原理和发展历史,概述了国内外对其分离过程的理论研究以及所面临的难题。并从结构参数优化、内部流场模拟和应用技术拓展等3个方面总结了水力旋流器的研究现状,最后展望了水力旋流器的发展趋势。     

后台阶反应流概率密度函数-雷诺应力法模拟

后台阶流动是计算流体力学领域十分重要的课题,但是后台阶流动与化学反应耦合的数值研究则比较少见.文中使用雷诺应力模型模拟后台阶流动的速度场,使用标量联合概率密度函数(PDF)方程模拟化学反应项,并将化学反应项的结果作为源项引入雷诺应力模型,模拟了后台阶流动中的甲烷与氧气的缓慢氧化反应.结果发现:雷诺应力模型能够很好地模拟...     

加料速度对分级机内部流场的影响

用Fluent软件模拟仿真分析了FTW型涡轮空气分级机内部流场的动态压力、湍动能、流动速度的分布, 对比分析不同加料速度对分级机内部流场的影响。结果表明:加料速度增加, 动态压力降低, 但分布曲线的对称性更好;湍动能降低, 但分布更为均匀;径向速度增加, 切向速度和轴向速度都降低, 且分布更为均匀, 其中轴向速度较大, 对流场影响更大;有利于流场稳定, 更有利于物料分级。实验测试了分级粒径分布部分支持这些效果。