除油型水力旋流分离器压降研究

采用各向异性k ε模型,用有限差分法,以SIMPLE算法为基础对旋流器内流场进行了数值模拟,通过数值计算得到了液液水力旋流分离器溢流管直径对压力降的影响、压降与流量的关系。通过算例与实验校验,得出各向异性κ ε模型能够模拟旋流器内湍流流场。     

用于细颗粒分离的水力旋流器的压力特性研究

对用于细颗粒分离的水力旋流器的压力特性 (压力降及压降比 )与流量、分流比、旋数、溢流口和底流口直径及气液比等主要参数之间的关系进行了深入的研究与分析。研究发现 ,水力旋流器内部压力降分别随流量、分流比、旋数及气液比的提高而加大 ,压降比则分别随流量、分流比、旋数的提高而降低。随着溢流口直径的加大 ,水力旋流器的溢流压力降减小 ,而压降比也随之降低 ;随着底流口直径的加大 ,底流压力降减小 ,压降比随之升高。分析可知 ,减少旋流器能耗的有效方法是降低旋数 ,或者减少混合介质中的气液比     

矩形进料口旋流器长宽比对分离性能的影响

采用计算流体力学(CFD)方法对进料口长宽比为4:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1的五种旋流器进行了模拟,研究进料口长宽比对旋流器内部的速度场、压降和颗粒运动轨迹的影响规律,并与实验结果进行了对比验证。结果表明:在相同的进口当量直径和进料速度条件下,增大进料口长宽比,流体的切向速度与径向速度明显增加,有利于提高分离精度,但当长宽比大于3时这一增加趋势变缓;随进料口长宽比的增大,压力降呈递增趋势,分离粒度变小;不同粒径颗粒的运动轨迹分布表明,增大进料口长宽比,可以有效减少底流夹细和溢流跑粗现象。从上述角度来看,当进料口长宽为3时,狭长型进料口更有利于分级。     

典型旋流器压力降的分析与比较

通过对几种典型旋流器压力降的分析,得到了不同结构特征旋流器压力降的数学表达式,确定了影响旋流器压力降的主要因素,并对比分析了几种典型旋流器的操作参数和结构参数(包括进口流量、溢流口直径或底流口直径、锥段长度、旋流器压力降)之间的关系,为优化旋流器设计提供参考依据。     

溢流管结构对天然气水合物用旋流器分离性能的影响

建立了主直径100 mm的旋流器模型,采用计算流体力学(CFD)方法研究了溢流管内径、插入深度及壁厚对旋流器分离天然气水合物性能的影响规律。结果表明,入口流速为9 m/s时,随溢流管内径增大,水合物分离效率增大,砂的分离效率降低,旋流器的压力降逐渐减小;随溢流管壁厚增大,水合物和砂的分离效率稍有增大,旋流器的压力降先增大后减小;随溢流管插入深度增大,水合物分离效率先减小后增大,砂的分离效率先增大后减小,旋流器的压力降波动较小。溢流管内径对旋流器分离天然气水合物性能的影响最大,插入深度次之,壁厚的影响最小。     

除油水力旋流器溢流口结构试验研究

通过对旋流器溢流口结构的深入研究。设计出3种新型溢流口结构──涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式以及实心涡流屏蔽管式溢流口。利用MARVERN激光粒度仪,在室内模拟试验装置上进行了分离性能测试,并从粒级效率和压力降两方面综合评价了3种溢流口结构的分离性能。测试和分析结果表明,溢流口直径越小,分离效率越高,压降也略有增大;涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式溢流口可以降低压降7％以上,而分离效率基本不变;实心涡流屏蔽管式溢流口和带下倾角的入口流道组合可以大大降低旋流器的压降。     

压载水旋流器结构因素对分离性能影响分析

随着全球贸易和船舶运输的发展,压载水对环境的影响越来越大。水力旋流分离设备是压载水净化的重要固液分离设备。本文使用计算流体力学,建立数学模型模拟压载水旋流分离过程,模型包括多相湍流雷诺应力模型RSM、处理气液界面的自由表面多相流动模型VOF、处理固体颗粒运动规律的离散相模型DPM。通过数值模拟计算柱段长度、底流口直径和溢流口直径这几个关键因素对旋流器内部流场和分离效率的影响,获得了各个因素对分离效率的影响规律：柱段长度变化对旋流器分离效率的影响不大;底流口直径对旋流器压力降的影响不明显,但对分流比的作用比较大;溢流管直径的增大有助于降低能耗和增大溢流口流量,但随着溢流管直径的增大,分级粒度变大。这些规律为高效旋流分离净化压载水奠定了基础。     

除油旋流器入口流量与基本性能的关系研究

对除油旋流器边壁的油滴粒径变化、旋流器的分离效率以及压力降与入口流量之间的关系进行了研究。结果表明 ,当入口流量达到一定程度时 ,旋流器边壁的平均粒径随入口流量的增加而降低 ,分离效率随入口流量的增加而增加。整个旋流器以及旋流器各段的压力降均与入口流量成指数关系 ,都随入口流量的增加而增加。在旋流器的压力损失中 ,进口、旋流腔及大锥段所占比例最大 ,且基本不随入口流量的变化而变化 ;小锥段次之 ,并随入口流量的增大而增大 ;直管段的压力损失所占的比例最小 ,它随入口流量的增大而不断降低。     

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。     

含气条件对井下油水分离旋流器性能影响的数值模拟

为探究气体对井下油水旋流器性能的影响规律,针对新型螺旋流道倒锥式旋流器,采用Fluent软件对气液比分别为0.01、0.03、0.05、0.08、0.10时旋流器的油相分布进行模拟分析。通过对比分析发现:不含气时旋流器的分离效率为89.31%;在结构参数和分流比不变的条件下,旋流器分离效率随气液比的增加呈降低趋势,气液比为0.10时,分离效率为36.90%;气液比越大,溢流口的油相体积分数越小,底流口的油相体积分数越大;溢流口和底流口的压力损失随气液比的增大而递减。     

各向异性k-ε湍流模型在Rushton桨搅拌槽三维流场整体数值模拟中的应用

根据搅拌槽内的流动呈各向异性的特点 ,引入适用于强旋转流场的各向异性k -ε湍流模型 ,用改进的内外迭代法对有挡板的Rushton桨搅拌槽进行了整体数值模拟 .利用文献中对搅拌槽内流场测定结果 ,给出了适用于Rushton桨搅拌槽的各向异性湍流黏度系数值 .模拟计算得到了搅拌槽内的流场分布和脉动速度分布 ,并同标准k -ε湍流模型计算结果及文献数据进行比较 .结果表明 ,各向异性k -ε湍流模型能成功反映Reynolds应力、湍流动能等湍流特征量 ,明显优于标准k -ε湍流模型 .     

多层搅拌桨流动场的测量与数值模拟

应用商业计算流体力学软件CFX对搅拌槽内多层搅拌桨的流场进行了模拟,并与LDV测试结果进行了比较.低Reynolds数k-ε模型和代数应力模型流型吻合较好;标准k-ε双方程模型和RNG k-ε模型下层桨流场出现不同程度的扭曲,与实验测试结果不符.速度分量的对比结果表明,低Reynolds数k-ε模型和代数应力模型能较准确地模拟搅拌槽内的流动场,其中尤以代数应力模型最为准确.     

用于Texaco气化炉同轴射流计算的不同湍流模型的比较

应用商业CFD软件Fluent,分别采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RSM模型对气化炉同轴射流冷态实验台进行了数值模拟,并通过不同模型计算结果与实验结果的对比,讨论了各模型受网格质量、网格类型和边界条件的影响。通过对比发现,S-A模型和标准k-ε模型受网格质量影响最小,但准确性不高;RSM模型受网格影响较大;而RNG k-ε模型和R k-ε模型在网格划分合理的情况下,能够给出合理的结果。     

模拟喷雾干燥的不同湍流模型比较

应用fluent软件,分别选择标准k-ε模型、RNG k-ε模型、RSM模型对喷雾干燥塔内的流场进行数值模拟,并将计算结果与实验测量值相比较,以得到最适合于喷雾干燥塔流场计算的数学模型.数值结果表明,3种模型都能较好反映塔内的流动规律,但计算数值与实测值有所差异,RNG k-ε模型模拟结果比用标准k-ε模型、RSM模型...     

应用SST k-ω湍流模型计算Rushton搅拌釜流场

应用SSTkω-湍流模型对Rushton搅拌釜流场进行了计算,并与文献报道实验数据以及标准k-ε模型、RNGkω-模型预测结果进行了比较。结果表明SSTkω-模型所计算的排除流量准数与实验值相差较小,桨叶区速度场与实验数据吻合较好,略优于标准k-ε模型,同时也给出了近壁区的计算结果。在湍动动能的预报上,SSTk-ω模型值与标准k-ε模型比较接近,优于RNGkε-模型,但与实验值都还不同程度地存在着一些差异。     

湍流模型对钝体燃烧器流场模拟的影响

湍流燃烧过程涉及燃烧反应和湍流在微小时间和空间尺度上的耦合,因此湍流模型的有效性对燃烧器流场CFD模拟的准确性有重要影响。采用5种k-ε类和k-ω类两方程模型和雷诺应力模型模拟了钝体燃烧器内冷流流场,并采用PIV测量方法进行了实验验证。比较和分析数值模拟和PIV实验结果发现,不同湍流模型的模拟结果在诸如速度分布和涡结构上存在较大差别,标准k-ε模型和RNGk-ε的模拟流场最接近本文的实验结果。     

基于CFD技术的油罐群风场数值模拟研究

采用Standard κ-ε、RNG κ-ε和Realize κ-ε湍流模型的数值研究方法,分别对油罐单体和油罐群周围的风场进行了数值模拟,计算区域的划分采用具有良好适应性的四面体网格并用有限容积法对控制微分方程进行离散,利用CFD软件实现了整个流场的数值求解。计算结果显示,采用Realize κ-ε湍流模型的数值计算值与实际情况接近,两侧形成的涡流呈对称分布,整个计算区域的风场分布比较符合实际。     

连铸板坯滑动水口三维流场湍流计算模型比较

分别采用标准k-e模型、雷诺应力模型(RSM)和超声波多普勒测速(UDV)方法对滑板控制浇注流量浸入式水口内部和出口流动特征进行对比分析,并探讨湍流模型对滑板浇注系统数值模拟的适用性. 结果表明,由于滑板的节流作用,在滑板下方的水口内出现高度约为80 mm的二次流,在滑板下方100 mm处出现高度为50 mm的分离流,并在水口出口出现旋转出流,其方向由滑板堵塞侧、经水口底部向滑板开启侧旋转. 标准k-e模型计算的水口出流的旋转方向与UDV测量的旋转方向相反,RSM计算结果与实验测量结果比较吻合,具有更好的适用性. 并从分子动力理论角度、各向同性假设和历史效应等方面,分析了标准k-e模型存在的理论缺陷.     

三种湍流模型下搅拌釜内气含率特性的模拟

采用计算流体力学（CFD）方法,应用Euler-Euler双流体模型,桨叶采用多重参考系法（MFR）,与考虑气泡聚并与破碎对气泡尺寸影响的群体平衡模型（PBM）相结合,比较了标准k-ε、Realizable k-ε和RNG k-ε3种湍流模型对双层涡轮搅拌釜内气-液两相液相流场、局部气含率及气泡尺寸分布的影响。结果表明：3种湍流模型预测的液相流场流型相似,总体气含率预测值相差不大,均与实验值吻合较好。对于局部气含率,标准k-ε和RNG k-ε模型在桨叶区的预测值偏大,在接近自由液面处三者预测值均偏低,Realizable k-ε模型预测结果与实验值符合最好;对于气泡尺寸,3种湍流模型预测结果均与实验值较吻合,在靠近自由液面处预测值均偏小,气泡尺寸分布与湍流长度分布相吻合。     

循环流化床脱硫反应器入口结构对气体流动影响数值模拟

用k ε双方程湍流模型对下部装有文丘里进气分布器的新型循环流化床脱硫反应器的流场进行了模拟,并与实验值进行比较,模拟计算值与实验值吻合良好,验证了k ε方程的适用性。计算结果表明:由于文丘里管特殊结构的影响,流化床提升管内气体流场、文丘里扩散段的流动特性呈现出复杂的流动状态。运用速度分布不均匀度概念,浅析了文丘里扩散段及提升管中气体流动,为进一步优化循环流化床脱硫反应器入口结构打下基础。