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。     

分流比对内嵌小锥式固液旋流器性能的影响

基于Fluent数值模拟,借助内嵌小锥式固液旋流器研究了分流比对旋流器分离效率、内部流场和压力特性的影响规律,结果显示:综合效率随着分流比的增加呈现先增大后减小的趋势,其中30%为最佳分流比,此时综合效率最高且质量效率和简化效率都在90%以上;研究还发现,切向速度、轴向速度和径向速度均呈增加趋势,其中轴向速度受分流比影响程度最大。     

溢流率对导叶式旋流器内速度场的影响

从数值模拟方面入手,利用CFD软件Fluent研究导叶式旋流器内部三维强旋流场.主要对比分析了不同的溢流率对旋流器内速度场的影响.随着溢流率的增大,轴向速度在旋流器中心区域的变化较大,而最大切向速度分布直径不会随溢流率的变化而变化.通过对这些流场特性分析,进一步对溢流率对分离效率的影响提供了参考方法.     

旋流分离器流体流动理论研究与实践

旋流分离器中流体流动规律的研究是认识其分离机理与能耗规律的基础。通过对单相与两相时均流场的研究，获得了对分离机理的新认识。基于流场的湍动性对分离有重要影响，通过湍流场的研究，获得了湍流度与ｄｓ０的关系式。在探明流动的压力场基础上，揭示了旋流器能耗的机制。在理论研究指导下，研究成功了磷酸污水处理用旋流器、淀粉精制用超小型旋流器、油中除水旋流器和反应器内置式触媒回收用旋流器等。     

大锥段注气对液-液水力旋流器分离性能的影响

针对油田含聚污水处理难度大的问题,利用CFD和多孔介质模型建立了旋流器内部流体的计算模型,数值模拟分析了大锥段注气旋流器内多相流体速度场和压力场的分布规律,结果表明:大锥段注气后,在旋流区和大锥段区的径向速度和流向溢流口的轴向速度明显提高,分离性能有所改善;产生的气浮选效应使混合液的分离难度降低,压力降减小,节约了能源。提出旋流器流场分界区的概念,研究表明在分界区注气能更好地改善分离效果,分界区的位置取决于旋流器的结构参数和操作参数。     

基于四参数流变模式的旋流分离流场特性分析

利用四参数流变模式描述钻井液的非牛顿流动特性,结合雷诺应力模型(RSM),研究钻井液非牛顿性对旋流分离流场的影响. 得到3种流体介质的速度场和压力场分布规律. 结果表明,流场模拟结果与实验结果吻合,模拟结果可靠. 虽然3种流体流场分布趋势相同,但同一位置非牛顿流体的静压力(4.02和3.77 MPa)和轴向速度(11.9和12.4 m/s)大于牛顿流体(3.22 MPa和11.7 m/s),切向速度(42.5和39.7 m/s)小于牛顿流体(47.5 m/s);四参数流体的静压力(3.77 MPa)和压力降(4.51 MPa)小于幂律流体(4.02和4.79 MPa),能量损失降低0.28 MPa,四参数流体的切向速度比幂律流体小2.8 m/s,且其零轴速包络面更靠近器壁,不利于流体介质分离.     

分流比对旋流器油水分离性能影响的模拟研究

应用计算流体动力学(CFD)方法,针对不同分流比对旋流器油水分离性能和压力特性的影响进行模拟研究,利用指数坐标系对比分析了分流比对旋流器的速度、压力降、压降比和分离效率的影响及其变化规律。通过分析发现,分流比变化主要影响旋流器内部轴向速度分布,压降比随分流比的增大线性增加,而综合效率随分流比的增大先增大后降低,当分流比为20%时,所设计旋流器的综合效率最高,且质量效率和简化效率均高于95%。     

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     

小管径/粒径比有序填充床流动传热性能及场协同分析

以小管径/粒径比有序填充床为研究对象,分析了管径/粒径比对填充床流动与传热特性的影响规律,并应用场协同理论研究了床层内部不同物理量场之间的耦合协同关系。结果表明,颗粒填充通道内压力沿轴向的变化趋势在入口段、充分发展段及出口段各不相同,且不同管径/粒径比时均具有相似的规律。当雷诺数相同时,努塞尔数与阻力系数均随着管径/粒径比的增大而增加。同时,随着管径/粒径比的增大,速度场与温度梯度场之间的协同性变好,而速度场与压力梯度场之间的协同性变差。此外,拟合得到了适用于小管径/粒径比有序填充床的传热与阻力性能准则关联式,可为其合理设计及校核提供理论依据。     

锥段长度对微型旋流分离器内流场影响的数值模拟

采用CFD软件FLUENT对3种不同锥段长度的微型旋流分离器中的液相流动规律进行数值模拟.模拟结果表明,随着旋流器锥体长度的增加,旋流器内切向速度降低,径向速度减小,轴向速度增大,压降减小,分流比增大.适当加长旋流器长度可获得较佳的分离性能,然而过分增加旋流器长度,分离性能反而会降低.     

导向叶片对导叶式旋流器内流场的影响

借助Fluent软件,采用雷诺应力模型对导叶式水力旋流器进行了数值模拟,得到了内部流场的轴向速度、切相速度和径向速度的分布规律,对比不同结构参数的导向叶片对旋流器内速度场的影响。通过分析,导叶式旋流器的叶片有最适宜的角度,它可减小湍流脉动,增加旋流器分离的稳定性。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究(二)——锥角变化对轴向速度场的影响

研究了液液水力旋流器锥角变化对其轴向速度场分布的影响， 主要讨论了大、小锥角变化时大锥段和小锥段轴向速度场的分布情况，得出了一些有益的结论。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（二）——锥角变化对轴向速度 …

研究了液液水力旋流器锥角变化对其轴向速度场分布的影响，主要讨论了大、小锥角变化时大锥段和小锥段轴向速度场的分布情况，得出了一些有益的结论。     

直筒型导叶直流式三相旋流器气相流场的实验研究

使用五孔球探针对一种用于分离液固相的直筒型导叶直流式三相旋流器的气相流场进行了实验测定。得到了三个不同区域的速度和静压分布。发现了筒体中心存在强烈的内旋流 ,而且内旋流的轴向速度比外旋流轴向速度大一个数量级 ;内旋流在下行过程中不断汇入气体 ,轴向不断加速。排气管外环状区域以切向速度为主。轴向速度较小 ,只有小于总流量 13 %的气体进入排气管外环形空间下行反转     

轴流式旋流器试验研究

提出一种新型轴流式液固旋流分离器,室内实验发现它可以在不降低分离效率及处理量的情况下可大幅度降低旋流器内的压力损失,从而降低能耗。     

旋流塔板上的气流运动

在Φ300 mm塔内,用二维激光多普勒测速仪对A-25塔板上的气流测得不同流量下的三维时均速度场,得到切向、轴向速度与半径的关联式。得知主要气液接触区的气流场可描述为双层旋转流动结构。对流场特点及其对湿板操作的影响进行了讨论。     

直简型导叶直流式三相旋流器气相流场的实验研究

使用五孔球探针对一种用于分离液固相的直筒型导叶直流式三相旋流器的气相流场进行了实验测定。得到了三个不同区域的速度和静压分布。发现了筒体中心存在强烈的内旋流，而且内旋流的轴向速度比外旋流轴向速度大一个数量级；内旋流在下行过程中不断汇入气体，轴向不断加速。排气管外环状区域以切向速度为主。轴向速度较小，只有小于总流量13%的气体进入排气管外环形空间下行反转。     

固相颗粒在旋流场形成过程中的运动分析

通过CFD-DEM耦合计算方法模拟不同粒径颗粒在FX-50水力旋流器内的运动行为,分析旋流器内旋流分离场的形成过程,连续相的运动采用求解平均化的Navier-Stokes方程得到,离散相的运动通过离散元法计算。采用欧拉-拉格朗日方法,通过Freestream曳力模型传递相间数据,分析了流体的速度场、压力场,颗粒群的速度、受力、颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触作用力。结果表明,当循环流与入口流汇合时,颗粒速度损失较大;当旋流场稳定后,60μm粒径颗粒群在旋流器锥段的堆积最严重,分离速度较70μm、80μm颗粒低;颗粒平均速度的变化为先减小再增大,直到以后的稳定变化。旋流场未稳定时颗粒在竖直方向的运移速度大于旋流场稳定后竖直方向的运移速度,80μm颗粒竖直方向平均速度始终大于60μm和70μm。颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触过程中,颗粒的受力以法向方向为主,当颗粒与壁面接触时,所受合力最大;由于流动前期颗粒在旋流器内运动轨迹不稳定,颗粒随机碰撞明显,导致颗粒平均接触力波动较大,当旋流场达到稳定状态以后,数值改变很小。     

分离空间结构对旋流器流场和传质面积的影响

为了揭示分离空间结构对水力喷射空气旋流器(WSA)的气液传质性能影响作用机理,采用雷诺应力模型(RSM)和流体体积多相流(VOF)模型对圆柱型和柱锥结合型水力喷射空气旋流器内部耦合场进行了数值模拟,并以CO_2-NaOH化学吸收体系测定了这2种分离空间结构WSA的有效比相界面积。结果表明:分离空间结构对WSA内的射-旋流耦合场中轴向、切向和径向速度分布都有较大影响。柱锥结合型WSA的耦合场具有较高的切向速度、较低的轴向速度和较稳定的径向速度;而圆柱型WSA的耦合场具有较大的轴向速度、较小的切向速度和稳定性较小的径向速度场。与圆柱型WSA相比,柱锥结合型WSA的流体湍动能和有效比相界面积高于前者,这是后者传质效率高的主要原因。     

数值模拟技术在旋流式油烟机优化设计中的应用

通过分析油烟的特性、试验测定油滴粒径分布结果并结合旋流分离的机理,明确了研制旋流式油烟机的可能性并初步确定了旋流器的结构尺寸,运用数值模拟的手段研究旋流场中速度场的分布,得到了切向速度、径向速度和轴向速度的分布云图,并对其分布特性进行了分析,明确了主要影响因素,所得结论可为旋流式油烟机的优化设计提供指导和帮助.