水力旋流器湍流数值模拟及湍流结构

采用湍流代数应力模型对水力旋流器内湍流场进行了数值模拟,数值计算结果验证了实测数据。用数值计算与实验研究相结合的方法深入揭示了旋流器内的湍流结构,结果表明,旋流器内湍动能分布呈两边高中间低的不对称鞍形;湍动勇耗散率分布与湍动能的分布有十分相似的规律;溢流管端以下内旋流区域中湍流压力脉动强度以及压力相对脉动强度均很大。     

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.     

水力旋流器两相湍流数值模拟研究进展

数值模拟已经成为研究水力旋流器流场理论的重要手段,论述了国内外对于水力旋流器内两相流场的数值模拟研究进展,雷诺应力模型作为目前水力旋流器流场模拟的重要模型虽然已经得到广泛应用,但仍存在很大缺陷。通过分析研究成果提出了对于雷诺应力模型的改进和完善,今后对水力旋流器数值模拟研究的重点和发展方向。     

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。     

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。     

不同湍流模型对双流体喷射泵流场模拟的研究

采用标准κ～ε湍流模型、RNGκ～ε湍流模型和Realizableκ～ε湍流模型分别对双流体喷射泵内部的气液流动进行了模拟。对不同湍流模型下计算收敛速度,混合流体静压力变化和气体卷吸量大小进行了比较。模拟结果表明:3种κ～ε湍流模型均可很好的反应射流规律;在Realizableκ～ε湍流模型计算下,计算成本最低,流场计算收敛速度最快;在RNGκ～ε湍流模型和Realizableκ～ε湍流模型下混合流体静压力变化和气体卷吸量基本相同,均小于标准κ～ε湍流模型下的计算结果,且喷嘴速度越大,差距越明显。     

水力旋流器固-液两相流场数值模拟研究进展

通过总结国内外学者对液固水力旋流器数值模拟的研究成果,论述了近二十年液固水力旋流器两相流场数值模拟的研究进展,提出了今后液固水力旋流器流场模拟研究的重点和新方向。     

水力旋流器固一液两相流场数值模拟研究进展

通过总结国内外学者对液固水力旋流器数值模拟的研究成果,论述了近二十年液固水力旋流器两相流场数值模拟的研究进展,提出了今后液固水力旋流器流场模拟研究的重点和新方向。     

基于雷诺应力模型的脱油旋流器流场特性研究

采用雷诺应力模型(RSM)对油水分离用水力旋流器进行了数值模拟,模拟出了循环流和短路流现象,得到了内部流场的轴向速度、径向速度和切向速度的分布规律;模拟结果与实验结果吻合较好,说明该湍流模型和计算方法的选取是正确的;另外,针对油相体积分数为2%,油滴粒径为40μm的混合介质进行分析,得出了油水二相的体积分数分布。在旋流器的轴心处油相体积分数最大,最大处混合介质中含油体积分数高达98.9%;在壁面附近体积分数很小,说明该水力旋流器的分离效果较好。通过数值模拟为进一步研究水力旋流器内部流场的分布和结构优化设计奠定了基础。     

两种不同入口结构型式旋流器内的流场模拟

采用Fluent软件对传统切入式旋流器和新型轴流式旋流器进行模拟研究,着重分析了旋流器内速度场与压力场的分布,得到以下结论:①在速度场方面,切入式旋流器的切向速度与轴向速度的衰减速度均要比轴流式旋流器要快,即流体在切入式旋流器内流动时所受阻力要大于其在轴流式旋流器所受阻力,进而影响到液滴颗粒在旋流器中的分离效果;②在压力场方面,轴流式旋流器的径向压力降要大于切入式旋流器,有利于轻相向旋流器中心流动,促进液液分离,而切入式旋流器的轴向压力降要比轴流式旋流器大,相应能耗也较高.因此轴流式旋流器有着很好的发展前景.     

不同流量条件下导叶式旋流器内部流动的数值模拟

应用Fluent软件和雷诺应力模型(RSM)对导叶式旋流器内部三维强旋湍流流动进行了数值模拟,考察了不同入口流量对旋流器内速度场的影响。研究结果表明,旋流器内径向速度远小于切向速度和轴向速度,锥段的切向速度明显小于柱段的切向速度;随着流量的增加,各向速度均增加,最大切向速度的分布直径并不随流量的变化而改变,且最大切向速度位于准自由涡与准强制涡的分界处。通过计算还发现,在旋流器圆柱段存在循环流和短路流,锥段的上行区域均小于柱段,而且截面越靠底流口,上行区域越小。     

基于离散相模型的双锥型水力旋流器磨蚀分析

基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件中的离散相模型(DPM)进行分析,分析出了普通双锥型水力旋流器内壁的磨损部位包括切向入口处、旋流腔和大锥段的交界处,以及大锥与小锥的交界处等;改进后旋流器的磨损情况得到了明显的改善,分离效率也有所提高。同时,对双锥型水力旋流器的压力特性进行了分析。     

脉动流参数对旋流器分离性能的影响

介绍了脉动实验系统及相关的实验参数,研究了脉动流的一些主要参数对水力旋流器分离性能的影响,详细分析了脉动周期比、流量脉动幅值比和雷诺数等参数对水力旋流器用于细颗粒分离性能的影响。结果表明,在脉动周期比为0.68及流量脉动幅值比为2%左右等条件下,流量的脉动反而会提高水力旋流器的分离效率。     

水力旋流器流场分析与测试

利用CFD方法,采用Fluent软件对水力旋流器的流场进行了研究和分析,主要分析了水力旋流器内部速度场和流体迹线的分布特点以及随分流比的变化情况,并采用激光多普勒测速仪(LDA)对部分模拟分析结果进行了验证。     

除油水力旋流器内油水分离过程数值模拟

采用计算流体力学的有限体积法(FVM),对液-液水力旋流器的轻相分离过程进行了非稳态的数值计算,得到了油相在旋流器内的逐渐分离、聚积和运移的过程。进一步分析发现,该旋流器的小锥段分离作用突出,而大锥段和旋流腔的分离作用较小,但大锥段具有重要的过渡作用。     

基于CFD的三相分离旋流器流场分析与结构优化

基于计算流体动力学(CFD)方法,采用FLUENT软件对三相旋流分离器进行了流场分析和结构优化。通过对该旋流器的脱气和除砂功能开展数值模拟分析,研究了不同结构参数对脱气和除砂效果的影响。研究发现,溢流管伸入长度、倒锥结构高度、入口截面面积以及出液孔高度等的变化对脱气除砂效果均有较大影响。     

湍流效应对带钩波形板气水分离器的影响分析

通过采用Fluent软件中与湍流效应相关的模拟技术对分离器内的液滴轨迹和分离效率进行了计算。液滴运动轨迹的计算结果表明,大液滴的分离机理主要依靠惯性力,而小液滴的分离机理主要依靠湍流效应,而湍流效应并不总是有利于分离效率的提高。分离效率计算结果表明,每个入口流速下都对应一个临界分离直径,且随着入口速度的增大而减小。     

CFD在液液水力旋流器入口结构及尺寸优化中的应用

根据计算流体力学 (CFD)的原理和方法 ,以流场数值模拟为基础 ,本文研究了旋流器的各组成部分在分离中所起的作用 ,首次定量描述了旋流器内、外旋流压力 ,径向压力梯度和弗劳德准数沿管长的变化 ,并分析了旋流管各部件对分离性能及能耗的影响 ,并对旋流管入口结构和尺寸作了优化计算     

Shell型旋风管内气相流场的数值模拟

应用Fluent软件中的雷诺应力输运模型(RSM)对shell型旋风管内的三维强旋湍流气相流场进行了数值计算。计算值与实验值对比结果表明,二者吻合较好,验证了数值模拟的可靠性。通过数值计算,分析了排气管附近的短路流以及排尘口处的颗粒夹带返混现象。     

Simulation of Turbulent Flow in a Packed Bed

Numerous models for simulating the flow and transport in packed beds have been proposed in the literature with few reported applications. In this paper, several turbulence models for porous media are applied to the gas flow through a randomly packed bed and are examined by means of a parametric study against some published experimental data. These models predict widely different turbulent eddy viscosity. The analysis also indicates that deficiencies exist in the formulation of some model equations and selection of a suitable turbulence model is important. With this realization, residence time distribution and velocity distribution are then simulated by considering a radial profile of porosity and turbulence induced dispersion, and the results are in good agreement with the available experimental data.