高压天然气田用旋风分离器内流场的数值模拟

对高压天然气田旋风分离器的内流场进行三维稳态数值模拟。将不同压力下的旋风分离器的内部流场进行对比,结果表明,压力对旋风分离器的轴向速度和径向速度的影响很小,但是对切向速度影响较大。旋风分离器的压降随着压力的增大而增大,基本成线性关系。在高压条件下,排气管的直径和入口面积对旋风分离器内流场速度的影响是比较有规律的。     

旋风分离器的气相流场的性能分析及数值模拟

采用CFD的专业软件FLUENT对旋风分离器的分离效率进行仿真计算。通过对旋风分离器内气相流场的模拟,观察其速度云图得出,在旋风分离器中心区域有一明显的气芯柱,且切向速度和轴向速度都具有较好的轴对称性;通过改变控制参数研究旋风分离器的分离效率,得出的结论是:当增大入口气体流量、提高颗粒相浓度将有利于提高旋风分离器的分离性能,粒径较大的颗粒分离效果较好。     

旋风分离器排气管缩口半径优化的数值模拟

利用FLUENT中的RSM模型和DPM模型对不同排气管底口半径r的缩口式旋风分离器进行了内部流场的数值模拟。对结果的时均图进行分析,得到随着收缩半径r的减小,排气管入口面积在减小,轴向速度及切向速度均增加,速度的增加可使靠近中心的颗粒获得更大的离心力,因此被捕集的颗粒数增多。当半径r与排气管半径R比值为1~0.9时,分离效率提高不大,压降变化也较小,比值为0.8~0.5时,分离效率提高很多,同时能量损失也较大,在半径r逐渐减小的过程中,旋风分离器分离效率增加,压降增加。综合考虑,当r/R为0.6~0.5左右时,分离效率约为97%~98%,此时压降也较合理。     

双级分离式旋风分离器数值模拟及试验研究

运用FLUENT软件对3种采用不同二次分离元件直径尺寸的双级分离式旋风分离器模型进行了数值计算,研究分析了其内部流场特性和以旋流切向速度为代表的主要参数的变化规律,在考虑压差阻力和分离效率权重的基础上,得出二次分离元件的最佳直径尺寸,并与模化试验结果进行对比,确定了最优性能的双级分离式旋风分离器结构方案,为优化其结构参数并提高其性能提供理论指导和参考。     

叶片组结构对气液旋风分离器性能的影响

旋风分离器圆柱内的叶片组结构影响旋风分离器的速度场、压降及收集效率。利用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)分别对加入叶片组前后的旋风分离器模型进行了流场、压降及分离效率的计算分析。结果表明:加入叶片组结构后在叶片两侧轴向速度靠近中心侧增大和靠近壁面侧减小;对比发现溢流管口处的叶片直径为G=60,70,80 mm的叶片组,随着叶片直径G的增大,在中心区域准强制涡内切向速度增大,在自由涡内切向速度出现了大波动。     

单、双进口旋风分离器颗粒相流场的数值模拟

采用CFD软件中的商业软件fluent6.1.22分别对直切单/双进口旋风分离器进行数值模拟。采用拉格朗日模型对固相颗粒的轨迹进行了模拟,表明颗粒进口位置对颗粒的轨迹有较大影响。对直切单/双进口旋风分离器的分级粒径分离效率作了对比,实验数据表明,直切双进口旋风分离器分离效率比直切单进口旋风分离器分离效率高5%￣15%。     

方形旋风分离器数值模拟研究

针对圆形旋风分离器空间利用率不高,安装后密封性能低等问题,提出一种柱锥式方形旋风分离器,并通过数值模拟对其流动特性、分离性能的影响机理进行研究。采用雷诺应力模型(RSM)和随机轨道模型(DPM),重点分析了该结构方形旋风分离器不同流量下流场压力分布和速度分布,及颗粒入射位置对颗粒运动轨迹的影响。结果表明:该结构旋风分离器流场特征与圆形旋风分离器近似,存在对分离性能有较大影响的二次流。在分离效果损失不大的情况下,在空间利用和安装排布上有明显优势。     

轴流式旋风分离器结构参数的多目标优化

将轴流式离心分离技术引入沸腾制粒机中,以期提升沸腾制粒机的工作效能.提出一种基于代理模型的轴流式旋风分离器结构参数多目标优化设计方法.以计算流体动力学(CFD)为基础,采用田口法进行试验规划,构建关于分离效率和压降的响应面回归方程,利用NSGA-II求解得到多目标优化模型的Pareto前沿.结果表明:优化结构对(1～1...     

不同结构参数下旋风分离器气相流场的数值研究

采用商用CFD软件FLUENT对直切式旋风分离器内气相流场进行了数值研究,计算值和五孔球探针的测量值吻合较好.在此基础上,研究了结构参数对气相流场的影响.结果表明,减小入口面积比KA、排气管直径比dr和排尘口直径比dc,均可使旋风分离器内的切向速度增大;但同时压降增大.CFD数值模拟方法可以很好地预测旋风分离器结构尺寸变化对内部流场的影响.     

螺旋式旋风分离器气-固两相流的数值模拟

借助FLUENT软件包,采用RSM模型,对螺旋式旋风分离器内气-固两相流场进行模拟分析。结果表明：内部流场较稳定;切向、轴向速度具有类对称性,在分离区呈螺线结构特性;压力损失较小,对粒径小于5μm的颗粒具有一定的分离能力。     

旋风分离器灰斗结构的试验研究

用试验的方法研究了灰斗结构对PV型旋风分离器性能的影响规律,得出灰斗的最佳直径db在(0.7～0.75)D(D为分离器筒体直径)之间,其最佳高度h在(1.2～1.5)db之间,灰斗结构变化对分离器压降影响很小.     

气动系统横管式导流旋流器净化装置的实验研究

设计一种新型适用于气动系统分离固液相的横管式导流旋流器净化装置，针对不同因子的影响情况，对其导流旋流器进行阻力实验研究，并进行净化装置分离效率实验研究与理论分析，确定导流旋流器及净化装置的最佳结构参数。     

单/双进口扩散式旋风分离器分离性能

利用Lagrangian和Eulerian法相结合的三维气粒两相流数值模拟方法,分别对单、双进口扩散式旋风分离器分离性能进行数值模拟。得出气体流量与压力损失的关系、气体流量与分离效率的关系、颗粒浓度与与压力损失的关系、颗粒浓度与分离效率的关系等四种曲线。结果表明:在相同颗粒浓度、相同气体流量下,双进口式分离器具有较小的压力损失,并且其流量适用范围较大。但在较低气体流量时,单进口式分离器具有较高的分离效率。而在较大流量时,双进口式分离器既具有较高分离效率又具有较低的压力损失。     

提高多联机用旋风式油分离器切线速度方法的数值模拟

对小型多联机用旋风式油分离器建立了三维稳态数值模型.气相场选用重整化群湍流模型（RNG k-ε）,油滴轨迹采用随机轨道（DRW）模型,研究了进气管管径、筒体直径和进气碰撞结构对油分离器切线速度分布和压降的影响.发现较小的进气管管径有利于提高油分离器的切线速度;筒体直径对切线速度的影响不大,但较大的筒体直径使压降增加明显;进气碰撞结构O获得了高分离效率和低压降的结合.     

内置涡核破碎翼参数对旋风分离器性能影响的仿真研究

内置涡核破碎翼旋风分离器具有保持较高效率同时降低压降的特点。研究涡核破碎翼参数对分离器性能的影响有重要的意义。本文利用计算流体动力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)和离散化模型(DPM),模拟涡核破碎翼参数对分离器性能的影响。结果发现:随着相邻涡核破碎翼间距增大,分离器收集效率及压降均呈现缓慢增长趋势,而随着每组涡核破碎翼个数增加,分离器收集效率及压降均呈缓慢下降趋势。     

直流式旋风分离器参数优化仿真与试验

为了在产品方案设计阶段验证直流式旋风分离器性能,利用罗辛-拉姆特函数对试验粉尘(ISO 12103-A4)粒径分布进行拟合。利用Fluent软件对直流式旋风分离器进行性能仿真,为满足分离效率不低于85%,降低流阻的需求,利用Optislang软件对旋风分离器结构参数进行优化,结果表明:粉尘平均粒径为42.27 μm,粒径分布指数1.126;分离器入口粉尘浓度由1%增至5%,分离效率不变,流阻由31.09 kPa增大至31.45 kPa;旋流叶片螺距对流阻敏感度为99.7%,对分离效率敏感度为94.3%,旋流叶片长度对流阻不敏感但对分离效率有5.8%的敏感度;通过匹配旋流叶片螺距及叶片长度,实现流阻由31.09 kPa降到12.12 kPa,分离效率仅降低4.01%。
     

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。