小型窗机滚动转子压缩机气液分离器的结构优化

为了提高滚动转子压缩机的效率,对已有型号的产品气液分离器进行结构优化。用数值模拟的方法研究了原始气液分离器的内部流场和压力场,并分析了造成压力损失的主要结构,提出了改进方案。结果表明:气液分离器中造成压力损失的主要原因是挡板和吸气管口,分别占总压力损失的41.58%和29.52%,改进后最优方案可以有效降低了压力损失31.35%,提高压缩机的COP 0.656%。     

进口条件对旋风分离器性能影响研究

文中利用计算流体力学、连续相选用雷诺应力模型、离散相选用分散颗粒群轨迹模型,对不同进口速度（8 m/s、16 m/s、24 m/s和32 m/s）和进口角度（0°、2.5°、5°和10°）下旋风分离器内不同粒径（0～10μm）颗粒的气固两相流动特性和分离效率进行数值计算分析。研究发现,同一进口风速下,当粒径小于临界粒径时,分离效率相对较低且粒径大小对分离效率影响较小;当粒径大于临界粒径时,分离效率迅速增高至100%。对于小颗粒粒径,随着进口速度的增大,旋风分离器分离性能先增强后减弱。适当增加进口角度不仅能够提升小粒径颗粒的分离效率,还能减小旋风分离器的分离粒径。进口角度和进口速度对旋风分离器的分离性能影响较大。     

基于射流准则的油气分离器设计计算研究

从喷油式空压机碰撞式油气分离器的分离原理出发,引入自由射流和冲击射流的计算方法和实验依据,论证分析油气分离器喷口直径、喷口流量、喷口速度、喷口与冲击挡板距离的计算关系和应用。在油气分离器的喷口到冲击挡板的复杂气液两相流的流场中,流场的自由射流段与冲击区相交的截面,是设计计算中用来确定油气分离器冲击速度的实际截面,这个结论对实际应用有重要指导意义。     

基于响应面法的井下旋流分离器结构优化

基于数值模拟方法与中心组合设计方法,采用二阶多项式基函数构建了井下旋流分离器的结构参数与分离效率及底流压力损失间的数学关系模型。通过开展附加试验对模型预测值与数值模拟实际值进行对比,得出分离效率和压力损失的预测值与实际值的平均相对误差分别为0.104%和4.562%,验证了模型预测结果的准确性。针对响应面优化结果与初始结构开展分离性能对比研究,结果表明：当入口油滴粒径在50～500 μm范围内变化时,优化前结构的分离效率变化范围为58.92%～98.56%,优化后结构的分离效率变化范围为60.35%～99.48%;当入口含水率在94%～99%范围内变化时,优化前结构的分离效率由74.61%提高到88.07%,优化后结构分离效率由75.26%提高到91.56%。在不同粒径及含水率条件下,优化后结构均呈现出了明显的高效性及适用性。     

发动机入口粒子分离器流场数值模拟及流道改进

发动机入口粒子分离器设计要求在一定清除流量比情况下,分离效率高而流动损失小.本文针对不同入口雷诺数(2×105至9×105)、不同清除流量比(10%到20%)的入口粒子分离器进行了数值模拟与实验研究.通过细致分析不同截面上的速度场和总压损失系数Cp,显示在分离通道内存在明显的低速区域和涡结构,同时在该区域内的出现了大的流动分离.这一结果与实验测得的结构吻合.分析结果显示该分离区域导致了流动通道内部总压损失的增加,由此根据流线分布情况对该分离区域进行结构改进.改进后流动通道内的原分离位置的涡结构强度和空间尺度均大大减小,使在高雷诺数下分离器两个出口的总压损失都降低了30%以上,且通道主出口流动更均匀,同时给出了不同雷诺数下的总压损失,建立了Cp与入口雷诺数的函数关系.数值计算结果显示本文使用的流道改进方法使分离器形状获得改善,获得了更优的流动性能.根据数值模拟结果提出了入口粒子分离器的改进方案.     

基于CFD-PBM积分矩量法旋风分离器中颗粒聚团的数值模拟

为了得到颗粒聚团对旋风分离器分离性能的影响,在不同入口颗粒浓度与入口气速下研究其对分离效率的影响。采用雷诺应力模型(RSM)计算湍流流场,通过群体平衡模型(PBM)耦合CFD对颗粒相进行数值计算。研究结果表明:时间为2 s时,旋风分离器内的聚团作用已经趋于稳定,颗粒粒径在1.5μm到3μm范围的颗粒在旋风分离器内基本无法被捕集,而粒径大于5μm的颗粒其分离效率接近于100%;随着入口颗粒浓度的增加,总体分离效率增加,而增加入口气体速度,对分离效率的影响并不是很大。     

颗粒物性参数对旋风分离器性能影响的试验研究

通过全面测定循环流化床锅炉用旋风分离器在不同操作参数下的分离效率,研究了入口气速和入口颗粒浓度、入口颗粒物性等参数对旋风分离器的压降和分离性能的影响规律.试验结果表明,影响旋风分离器分离性能的主要物性参数是颗粒的中位粒径和密度,在入口颗粒的中位粒径相差较大时,分离性能主要受粒径的影响,而当入口颗粒粒径相差较小时,密度对分离器分离性能的影响则更为显著.     

基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究

针对旋风分离器内部流场的研究,采用数值模拟的方法模拟了分离器内固体颗粒的运动轨迹。通过分析不同粒径及入口速度对旋风分离器内固相颗粒运动轨迹的影响,探索了颗粒在旋风分离器中运动的物理机理,随后对旋风分离器的灰斗长度进行了优化。结果表明:颗粒在旋风分离器中运动轨迹比较复杂,且同时受到入口速度和粒子半径的影响,相同粒径颗粒在不同入口速度下运动轨迹不同,且小粒径颗粒较容易受到入口速度的影响,旋风分离器在标准灰斗长度下的分离效率及分离性能最好。模拟结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

气体涡轮流量计的改进及实验测量

对气体涡轮流量计的主要组件引起的压力损失进行了对比实验测量，比较了整流栅形状、叶轮叶片数和后导流器不同结构对压损的影响程度。结果表明，后导流器相对整流栅和叶轮是产生压力损失的主要因素，采取改进的后导流结构，可以明显降低流量计的压损，同时得到更好的仪表系数值，提高流量计准确度。     

聚结分离器油水分离效率模拟试验研究

为了能经济、快速地研究聚结分离器内部流场,简化影响因素,提高含油污水分离效率,首先利用软件对聚结分离内部堰板结构的流场进行模拟分析。模拟得到当入口流速为0.088m/s,入口管流和堰板的夹角60°时,流场稳定,有利于后续沉降分离。然后在室内搭建试验平台,在模拟条件下,以分离效率为研究对象,在研究板间距、板组数量、温度对油水两相聚结分离的影响。试验结果得到当聚结板板间距为1/4 in、采用双组板时,聚结分离器分离效率最高。     

油水分离器内部流场计算流体动力学模拟研究

应用FLUENT软件对油水分离器进行仿真分析,得出加入单平行挡板、双平行挡板、下孔箱挡板、孔板式稳流构件后油水分离器内部流场的速度矢量图。结果表明,采用下孔箱入口结构和孔板式稳流构件能够有效降低流场内部涡旋及返混现象出现的概率,进而达到提高油水分离效率的目的。     

迷宫式油气分离器运行参数对分离性能影响的试验研究

对某新型六缸天然气气体机的油气分离器进行了试验研究,初步探索了运行参数对分离器内部温度、压力损失和分离效率的影响。试验结果表明,窜气量的变化会对油气分离器的内部温度、压力损失、分离效率产生影响:在不同的窜气量条件下,迷宫式油气分离器内部的温度变化趋势基本一致。随着窜气量的增大,油气分离器内部的整体温度升高;精滤孔板处的压力损失量最大,且随着窜气量的增大而增大;分离效率随窜气量的增大而不断提高。     

某缸内直喷发动机油气分离模拟分析及实验验证

该文使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了三种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,进而得出不同直径油滴的油气分离效率,并设计了一个简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证.结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算出油气分离器油气分离效率,获得的结果反映了流动本质,根据所需要的油气分离效率优化设计油气分离结构,满足最终产品要求.     

一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

某车用发动机迷宫式油气分离器的数值模拟分析

通过气液两相流的数值模拟与计算,得出了迷宫式油气分离器速度、压力分布规律、不同油滴颗粒直径分离效率和加权分布效率。另外,根据不同粒径油滴粒子的运动轨迹,总结出了粒子流动特性,为迷宫式油气分离器结构改进提供了技术支持。     

入口结构对粒径重构旋流器分离性能影响分析

为提高水力旋流器对细小油滴的分离效率,对旋流器入口结构进行分析,发现弯管形式入口对不同粒径油滴具有重构和聚结的功能,即不同粒径油滴经弯管入口后分布在入口截面的不同位置,结合弯管入口结构设计了一种可实现油滴粒径重构的油水分离旋流器.采用群体平衡模型(Population balance model,PBM)模拟油滴破碎与聚结,对粒径重构旋流器内部流场特性进行数值模拟.对比分析了旋流器在不同角度弯管下的油滴粒度、湍动能、速度、油相体积分数及分离效率变化情况,并开展了室内试验.结果表明:粒径重构旋流器能够提高对细小油滴的分离效率,且180°弯管下分离性能最佳,旋流器总体效率达到97.31％,相对于优化前的旋流器提高了2.85％,内外层入口处油滴粒径分别达到0.36 mm和0.33 mm,呈现出较好的聚结效果.数值模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数值模拟的准确性及优化结构的高效性.     

高速弧齿圆柱齿轮风阻功率损失研究

齿轮高速运行时,风阻功率损失是导致传动效率低的主要因素之一。基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术建立了弧齿圆柱齿轮周围空气流域模型并进行数字孪生,得出弧齿圆柱齿轮周围空气流域内的速度矢量图及风阻损失功率。结果表明,弧齿圆柱齿轮周围设置挡板可有效减小风阻功率的损失,轴向挡板间距越小,弧齿圆柱齿轮的风阻功率损失越小。轴向挡板间隙为2 mm时的风阻功率损失相比于轴向挡板间隙为10 mm时的风阻功率损失减小27.80%。而对于径向挡板来说,并不是间隙越小弧齿圆柱齿轮的风阻功率损失越小。不同齿形的齿轮在相同条件下风阻功率损失不同,同等条件下对比发现,压力角为25°的直齿轮相比于标准斜齿轮的风阻功率损失减小了23.84%。     

不同入口形式油水分离旋流器数值模拟的对比分析

基于计算流体力学(CFD)软件Fluent中的雷诺应力模型(RSM),对4种不同单向入口油水分离旋流器进行数值模拟分析,对比了4种结构的压力损失、湍流强度、切向速度和除油效果。结果表明,入口结构对油水分离旋流器的分离性能影响较大。在本研究范围内,收缩形入口旋流器(结构B)分离效率最低,为83.2%;螺旋线形入口旋流器(结构C)的分离效果最理想,可达到92%以上,且压力损失和能量消耗比渐开线形入口旋流器(结构D)的小。本文可对油水分离旋流器入口结构的设计和改进提供参考。     

双钩波形板分离器的冷态试验研究

对双钩波形板分离器进行了冷态试验研究,对不同入口速度下波形板的总分离效率、单级分离效率和压降进行了分析,并对不同入口湿度下的总分离效率进行了研究。结果表明:在低速时,提高入口速度有助于提高分离效率,但流速超过临界破膜速度(6m/s)后,二次携带现象明显,导致分离效率降低;增加波形板入口湿度时,总分离效率呈先增后减的趋势;波形板前三级的分离水量显著高于后三级;入口速度对波形板压降的影响较为明显。试验结果对波形板分离器的优化设计具有一定的指导意义。     

旋风分离器高温高浓度性能试验研究

为预测高温下浓度对旋风分离器分离性能的影响,选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在温度673K,入口浓度2-60g/m3范围内进行试验研究。试验用中位粒径为16.47μm的滑石粉作为粉料,试验测得了不同浓度下旋风分离器的分离效率与压降。结果显示,相同入口气液速度下,分离效率与压降均随浓度的升高而降低。