水力旋流器能耗机制与节能原理研究：IV.湍动能分布与湍动能耗散率

采用代数应力模型对水力旋流器内的湍流场进行了数值模拟,并用寮测结果验证了计算结果的可信性,获得了旋流器内湍动能及湍动能耗散率的分布规律。结果表明,在溢流管端以下轴向位置上湍动能分布具有相似性,呈两边高中间低的不对称鞍形;在溢流管与旋流器壁之间的环隙空间内湍动能沿径向方向变化不大;旋流器内湍动能较大的区域是溢流管端以下空气柱附近的内旋流区域;旋流器内湍动能耗散率分布与湍动能分布有十分相似的规律,溢流     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅲ.湍流压力场脉动结构

采用电阻应变式压力测定仪及在线数据自动采集与实时处理系统,在国内外首次对水力旋流器内湍流压力场的脉动结构进行了系统的实测研究。结果表明,在溢流管端以下内旋流区域中,流体的压力脉动强度以及压力相对脉动强度均很大,该区域是一个湍动能量损失严重的区域;水力旋流器中绝大部分区域内的脉动压力均服从Ｇａｕｓｓ分布;但在柱段区域的个别地方以及锥段上部内旋流区域的许多地方,脉动压力则拒绝Ｇａｕｓ假设,在这些部位湍流具有明显的间歇性特征。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅳ.湍动能分布与湍动能耗散率

采用代数应力模型对水力旋流器内的湍流场进行了数值模拟,并用实测结果验证了计算结果的可信性,获得了旋流器内湍动能及湍动能耗散率的分布规律。结果表明,在溢流管端以下轴向位置上湍动能分布具有相似性,呈两边高中间低的不对称鞍形;在溢流管与旋流器壁之间的环隙空间内湍动能沿径向方向变化不大;旋流器内湍动能较大的区域是溢流管端以下空气柱附近的内旋流区域;旋流器内湍动能耗散率分布与湍动能分布有十分相似的规律,溢流管端以下空气柱附近的内旋流区域亦是湍动能耗散损失较严重的区域。     

亚格子湍动能模型及循环流化床气固湍流特性分析

以气相大涡-颗粒相二阶矩双流体模型为框架,基于单相流亚格子湍动能推导方法,考虑固相影响推导气相亚格子湍动能方程,建立了适用于气固两相流动的气相亚格子湍动能模型;同时考虑气相亚格子湍动能与颗粒相速度脉动二阶矩之间的脉动能量传递,补充了气固相间脉动能量作用模型。模拟了循环流化床内气固两相湍流流动过程,模拟结果与实验数据吻合较好,并较未考虑湍流模型的模拟结果更接近实验值。比较了不同亚格子湍流模型对颗粒运动的影响,与Smagorinsky亚格子涡黏模型相比,亚格子湍动能模型能够更好地模拟两相流的湍流特性。分析了气体表观速度对湍流作用的影响。研究表明,随着气体表观速度的增加,气相亚格子湍动能和亚格子能量耗散逐渐增加,径向分布的非均匀性增强。     

水力旋流器湍流结构控制与能耗降减

引言能耗较高迄今仍是水力旋流器技术开发和应用中的主要问题之一．旋流器能耗的降低,不仅可以降低其运行成本、提高生产效益,而且可以提高能源利用率．旋流器在正常工作状况下其内的流体呈湍流运动状态,旋流器的高分离因素来自其湍流运动,即湍能耗散在旋流器内是不可避免的．那么,为了降低旋流器内的能量损失,只能想办法使湍能耗散降到最小．本文将采用设置类似大涡破碎器和流向棱纹面的方法,对旋流器内的湍流结构进行控制,并研究其湍流结构的变化与能量耗损降低的关系．l实验旋流器的结构按Rietema［1]最佳分离结构进行设计．经…     

油-水动态旋流分离器流场模拟与能耗分析

拟采用Fluent数值模拟的方法研究油-水动态旋流分离器流场特性与能耗的关系,通过研究得到了旋流器内湍流场特性的分布规律以及旋流器运行过程中能耗产生部位和原因。计算结果表明,在旋转栅翅片和导流锥后方区域雷诺数、湍流强度和湍动能都出现极值点,油-水动态旋流分离器运行过程中的能量耗损也主要集中在旋转栅翅片和导流锥后方区域。     

SV型静态混合器数值模拟湍流模型选择

利用Fluent软件分别采用标准k??模型、Realizable k??模型和RNG k??型对SV型静态混合器的湍流流速场进行了模拟,得到时均速度、湍动能和湍流强度,与实验值进行对比,计算了数值计算结果与实验值之间的标准差。结果表明:三种数值模型对时均流速的预测差别不大,而对于湍动能和湍流强度的预测,Realizable k??模型的标准差是其它两个模型的50%左右,是最适合SV型静态混合器的湍流模型。     

水力旋流器内流体流动的湍流数值模拟研究进展

对水力旋流器内流体流动的湍流数值模拟研究进行了综合介绍,并就各种水力旋流器的湍流模型进行了分析和评述,提出了水力旋流器的湍流数值模拟研究的新方向。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究：Ⅵ.低能耗旋流器压力场结构及能耗 …

对低能耗水力旋流器内的湍动压力场的时结构与脉动结构进行了系统研究。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅵ.低能耗旋流器压力场结构及能耗降减原理

对低能耗水力旋流器内的湍动压力场的时均结构与脉动结构进行了系统研究。结果表明，低能耗旋流器中的压力场结构与普通旋流器内的相比，无论是压力场的时均结构还是脉动结构都有较大区别，并就此探讨了旋流器内能耗降减的机理，最后提出了水力旋流器单元操作过程中能耗降减的原理与有效方法。     

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.     

液-液旋流分离器内流动特性的大涡模拟

基于柱坐标系下的瞬态N-S方程,采用标准Smagorinsky-Lilly模型,对旋流分离器内的单相流动特性进行了大涡模拟研究,获得了旋流分离器内的瞬时流场、时均速度与湍动能分布,并将结果与雷诺应力模型(RSM)及实测结果进行了对比。结果表明,大涡模拟方法可以得到旋流分离器内的瞬态流场,且能够反映更多的流场细节;对时均速度的预测与实测数据吻合良好,精度优于RSM模型;对湍动能的模拟与RSM方法差异显著,但其结论更符合以往理论分析与实测的结果。相比采用时均方法的RSM模型,大涡模拟方法对此类旋流湍流具有更好的模拟能力。     

导叶式旋流器内油滴的聚结破碎及影响因素

利用流场测试实验和模拟计算对导叶式旋流器的内部流场和湍流性能进行研究,得到导致旋流场中油滴发生聚结破碎现象的内因为时均速度梯度引起的黏性剪切力和湍流流动引起的高剪切应力及湍动能,并分析了油滴破碎的主要发生部位。同时为宏观考察导叶式旋流器内油滴聚结与破碎相对作用强弱,验证了旋流器的分离性能作为表征量的可行性,并在此基础上,利用导叶式旋流器的分离性能实验结果对油滴聚结破碎发生的外因进行研究,结果表明导向叶片的结构参数（叶片数和叶片出口角）和旋流器的操作参数（入口流速、溢流率、分散相入口浓度和操作温度）均会影响到油滴在旋流器中的存在和运动形态。     

A new model of turbulent fibre suspension and its application in the pipe flow

A new model of turbulent fibre suspension in pipe flow is developed by deriving the equations of Reynolds averaged Navier‐Stokes, turbulence kinetic energy and turbulence dissipation rate with the additional term of the fibres, and the equation of probability distribution function for mean fibre orientation. The equations are solved numerically. The numerical mean velocity is in agreement with the experimental data. The effects of Reynolds number, fibre concentration, and fibre aspect‐ratio on the mean velocity, turbulent kinetic energy and turbulent dissipation rate are analysed. The results show that the effect of Reynolds number on the flow behaviour is insignificant. The turbulent kinetic energy and turbulent dissipation rate increase with an increasing fibre concentration and fibre aspect‐ratio. © 2012 Canadian Society for Chemical Engineering     

AN EXPERIMENTAL AND NUMERICAL INVESTIGATION OF TURBULENT RECIRCULATING FLOW IN A CAVITY WITH AN INLET WALL JET

Recirculating turbulent flow within a cavity with an inlet wall jet was examined. In steady water flow profiles were constructed with measurements taken with a Laser Dopplcr Anemometer system mounted on a traversing mechanism for two different inlet velocities. The results are presented in terms of mean velocities and turbulent kinetic energy distributions. Comparisons are then made with results obtained using a finite difference computational scheme based on the k-ε turbulence model. In general, good agreement was obtained between the computer code predictions and the experimental data. However, the agreement between measurements and the code predictions was much better for the mean velocity field as compared to the turbulent kinetic energy field.     

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.     

板式螺旋桨搅拌槽内的流场及其流动特性

以板式螺旋桨叶轮为例,采用相位多普勒粒子分析仪测量了直径为300 mm的平底圆筒搅拌槽内的流场;分析了时均速度、脉动速度及湍流动能的分布,以及叶轮离底间隙变化和挡板对流场的影响。结果表明:随离底间隙增大,叶轮区脉动速度和湍流动能增大,时均速度和脉动速度最大值位置向槽中心方向移动;主循环区轴向速度最大值随离底间隙增大而减小;叶轮区湍流动能较高,随离底间隙增大,湍流动能最大值增大,位置靠近叶轮端部;挡板阻碍槽内切向流动,影响湍流动能的分布,挡板前流场反映了叶轮区的湍流动能分布。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅱ.湍流压力场时均结构

采用电阻应变式压力测定仪及在线数据自动采集与实时处理系统,在国内外首次对水力旋流器内湍流压力场的时均结构进行了系统的实测研究。结果表明,在水力旋流器内同一轴向位置上,随着半径的减小,压力逐渐降低,而径向压力梯度却逐渐增大;但在溢流管外壁与水力旋流器边壁间的环形区域内,压力沿径向的损失很小,而且在溢流管外壁附近,压力还略有回升的现象;水力旋流器内部主要流域中各处的流体压力可以用同一个数学模型进行描述,该模型是径向位置的函数;在溢流管端以下内旋流区域中,流体的径向压力损失幅度很大,该区域是一个能量损失严重的区域。     

CFD analysis of inlet chamber body profile effects on de-oiling hydrocyclone efficiency

In this study the effect of inlet chamber design on de-oiling hydrocyclone efficiency has been investigated numerically with the aim of minimizing the energy loss. To this aim, effects of four different inlet chamber designs (exponential, conical, quadratic polynomial body profile and standard design) on efficiency have been considered. Algebraic slip mixture model and Reynolds Stress Model (RSM) have been employed for prediction of multiphase flow behavior and simulation of turbulent flow through the cyclone respectively. The simulation results for efficiency of standard design demonstrate a proper agreement with reported experimental data. The results show that the separation efficiency can be improved approximately 8% using exponential body shape. The recirculation eddies that exists in the upper section prevents inward radial flow, consequently the efficiency reduces; the simulations illustrate that inlet chamber shape affects on the size of these eddies. More recirculation in hydrocyclone inlet chamber with quadratic polynomial body profile causes minimum separation efficiency.