圆柱段长度对水力旋流分离性能的影响

采用Fluent软件对以Martin Thew液-液旋流器为基础的不同圆柱段长度模型进行了数值模拟,对比分析了分离效率、压力降、速度分布及流场,研究了圆柱段长度对旋流器的分离性能的影响.结果表明:随着圆柱段长度的减少,分离效率呈线性增长,但当圆柱段长度趋近于0时,分离效率反而下降;底流口和溢流口的压力降随着圆柱段长度的减少而增大;随着圆柱段长度的减少,大锥段和小锥段处的切向速度和轴向速度逐渐增大,循环流区域逐渐减小;当无圆柱段时,循环流区域完全消失.     

气液旋流分离中两相流动模型的理论研究

气、液旋流分离过程是气、液两相的三维强旋流运动,以漂移流动模型和颗粒轨迹方程为基础。采用欧拉-拉格朗目方法建立一种新的气液两相流动机理模型,该模型可以用来直接计算气液旋流分离器内部流场中连续相、分散相（液滴）的速度分布情况,通过计算能够预测旋流器内部浓度分布情况,并通过对影响气液分率效率的主要原因一出口气体中的液滴夹带情况进行分析计算,预测旋流器的分离性能。     

液液旋流油水分离器的神经网络模型

采用人工神经网络方法,建立了液液旋流油水分离器的ＢＰ网络模型,该模型能根据物性参数比较准确地预测旋流油水分离器的结构参数和操作参数。     

绕轴旋转旋流分离器内流场的数值模拟

传统静态旋流分离器与螺杆泵配合使用应用于井下进行油水分离时,要求绕其自身轴向旋转,本文针对这一问题,对绕轴旋转旋流分离器内流场分布规律进行数值模拟.分别对壁面旋转方向和旋转速度对流场的切向速度、轴向速度、径向速度等分布规律的影响进行了分析.结果表明,在壁面旋转条件下,各速度分量相互制约,且壁面旋转效应对外涡流区的动量补偿量相对较大.     

下排气方形分离器三维流场的测定和试验分析

采用五孔球形探针测量了４００ ｍ ｍ ×４００ ｍ ｍ 下排气方形分离器实验模型内的气流流场,将测量结果与前人的圆形旋分离器和上排气方形分离器结果进行了对比和分析．结果表明流场呈不对称分布,切向速度外部呈自由涡流动,中心筒外侧没有出现明显的刚性涡区;纵向速度比切向速度小得多;轴向速度在导流锥部分外侧向上,内侧向下,在排气管周围区域为内侧向上,外侧向下． 在角区内,存在角涡流动,相关实验表明,角区流动对分离器的分离效率和阻力性能影响很大．     

下排气方形分离器三流场的测定和试验分析

采用五孔球形探针测量了４００ｍｍ＊４００ｍｍ下排气方形发离器实验模型内的气流流场,交配前人的圆形旋分离器和上排气方形分离器结果进行了对比和分析。结果表明流场流呈不对称分布,切向速度外部呈自由涡流动,中心筒外侧没有出现明显的刚性涡区;纵向速度比切向速度小得多;轴向速度在导流锥部分外侧向上,内侧向下,在排气管周围区域为内侧向上,外侧向下。在角区内,存在角涡流动,相关表明,角区流动对分离器的分离效率和阻     

孔板式节流元件后油滴剪切破碎的实验测试研究

围绕界面张力、黏度对孔板后液滴破碎程度的影响及孔板后切向、轴向、均方根速度场与粒径分布场之间的关系进行了实验研究。利用石英玻璃制造孔板节流管,采用高速摄像仪拍摄孔板前油滴并用软件分析确定其平均粒径,采用粒子动态分析仪(PDA)检测孔板后油滴平均粒径分布及各速度场分布。结果表明,分散相黏度和界面张力越大,液滴内部恢复力越大,油滴越不容易破碎;切向速度对液滴破碎程度影响最大。切向速度梯度变化是造成液滴破碎的主要原因,而轴向速度梯度和均方根速度梯度对孔板后液滴破碎影响不大,仅造成液滴的变形。孔板后适度旋流有利于液滴的聚结。     

气泡增强型水力旋流器的数值模拟研究

采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法对气泡增强型水力旋流器中油-气-水三相流场进行数值模 拟,分析了速度场和油滴粒子的运动轨迹,并且对比了油滴粒径、工作流量、含油浓度3种不同因素对注气后水力旋 流器与常规水力旋流器分离效率的影响。数值模拟结果表明,注气后水力旋流器内流场的切向速度和轴向速度较 常规水力旋流器更高,油滴分离所需的时间更短,对30μm 以上油滴的分离效率比常规水力旋流器高出约20%。从 数值模拟的角度验证了入口注气可以提升水力旋流器的分离性能。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

采出液黏度对液-液分离旋流器性能的影响

为了考察产出液黏度变化对井下油水分离性能的影响规律,基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)专业软件fluent,采用精细雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM),深入分析采出液不同黏度条件下对Martin-Thew型液-液旋流器内部流场的油相集中度、动压分布、切线速度和湍动能分布等多方面的影响规律。结果表明:采出液黏度变化对旋流器性能影响较大,黏度由1mPa·s增加到15mPa·s,旋流器油相的集中度、动压和切线速度逐渐减小,湍动能逐渐增加,且分离效率由91.2%下降到17.5%,此时旋流器分离能力比较差。     

基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

分析讨论了常规欧拉模型和耦合PBM下水力旋流器的静压力、切向速度及湍流耗散率等流场信息分布规律,结果表明在流场预测方面二者基本一致。在此基础上,采用基于PBM模型的CFD数值模拟方法,对水力旋流器的分离特性进行研究,并探究了不同入口流量、溢流分流比、油相黏度及密度等因素对油滴粒径分布以及油水分离特性的影响。结果表明,随着入口流量的增加,水力旋流器的分离效率呈先增大后减小的趋势,在处理量为4 m³/h时达到98%的最高分离效率;溢流分流比的增大有利于提升分离效率;随着油相黏度的增大,油滴受到的径向力减小,不易发生聚结,使分离效率明显降低;油相密度的增大导致尾管段平均油滴粒径的增加,使分离效率明显降低。总体而言,利用CFD?PBM数值模拟方法可以获得水力旋流器内部油滴粒径分布及变化特性,有利于从不同尺度揭示水力旋流器的分离机理。     

Numerical simulation of strongly swirling turbulent flows in a liquid-liquid hydrocyclone using the Reynolds stress transport equation model

The Reynolds stress transport equation model (DSM) is used to predict the strongly swirling turbulent flows in a liquid-liquid hydrocyclone, and the predictions are compared with LDV measurements . Predictions properly give the flow behavior observed in experiments, such as the Rankine-vortex structure and double peaks near the inlet region in tangential velocity profile, the downward flow near the wall and upward flow near the core in axial velocity profiles. In the inlet or upstream region of the hydrocyclone, the reverse flow near the axis is well predicted, but in the region with smaller cone angle and cylindrical section, there are some discrepancies between the model predictions and the LDV measurements. Predictions show that the pressure is small in the near-axis region and increases to the maximum near the wall. Both predictions and measurements indicate that the turbulence in hydrocy-clones is inhomogeneous and anisotropic.     

旋流器流场的数值模拟及对流场特性的分析

旋流器内的流场对分离性能有很大的影响,由于受到各种因素的制约,各使用条件下的旋流器内部流场不可能完全由试验的方式来确定,因此采用数值模拟不失为一种有效的方法,在此液相采雷诺应力模型（RSM）和SIMPLEC算法,对水力旋流器内部流场进行了数值模拟计算,根据计算结果对旋流器内三维速度分布提出了一些新的认识,并分析了旋流器内出现速度缓变区原因,这将导致颗粒富集而出现高浓度区进而影响分离效率;此外,模拟结果显示除了进出口区域外,在分离主体部分的流场也存在着不对称性和不稳定性,这种不对称性和不稳定性受进口速度、进口结构布置以及旋流器锥角的影响;模拟结果还显示在空气柱中心处从底流口至溢流口方向上存在着压力梯度,这将是空气在空气柱内流动的推动力之一,以上的这些特性对进一步充分认识旋流器的分离机理提供了一些依据。     

Velocity distribution of the flow field in the cyclonic zone of cyclone-static micro-bubble flotation column

Laboratory experiments have been conducted to study the flow field in a cyclone static micro-bubble flotation column. The method of Particle Image Velocimetry (PIV) was used. The flow field velocity distribution in both cross section and longitudinal section within cyclonic zone was studied for different circulating volumes. The cross sectional vortex was also analyzed. The results show that in cross section as the circulating volume increases from 0.187 to 0.350 m³/h, the flow velocity ranges from 0 to 0.68 m/s. The flow field is mainly a non-vortex potential flow that forms a free vortex without outside energy input. In the cyclonic region the vortex deviates from the center of the flotation column because a single tangential opening introduces circulating fluid into the column. The tangential component of the velocity plays a defining role in the cross section. In the longitudinal section the velocity ranges from 0 to 0.08 m/s. The flow velocity increases as does the circulating volume. Advantageous mineral separation conditions arise from the combined effects of cyclonic flow in cross and longitudinal section.     

浑水水力分离清水装置进口及底孔对流场影响的数值模拟

为研究浑水水力分离清水装置的进口尺寸、进口流速和底孔孔径发生改变时对流速场的影响,采用重整化群k－ε模型对装置内的清水流场进行了3维数值模拟。模拟结果表明：流量不变的情况下进口尺寸的增加将会增加柱体区的切向流速和锥体区的径向流速,装置对进口流速的变化较为敏感,因此处理较大流量时应该优先考虑增加进口尺寸;底孔孔径的增加将会增加锥体区的切向及轴向流速,有利于装置中泥沙的排除,但同时将会导致清水溢出量减少。     

水力旋流器油水分离数值模拟与实验研究

为了在不影响内部流场稳定性及分离效率的情况下,降低水力旋流器内部能耗的问题。采用CFD方法进行流动数值模拟,利用FLUENT软件中RSM湍流模型和SIMLEC算法对两种不同结构的旋流分离器（LLHC）的内部进行计算,以水和油为介质,并利用基于欧拉法的Mixture两相模型进行模拟。搭建了相应物理模型下的实验平台,最后将模拟得出的流场压力场和速度场与实验实测数据对比,验证模拟方法的准确性。结果显示：数值模拟结果与实验实测结果相差10％以下,证明了所采用模拟方法的准确性。双锥单柱结构下,压力损失降低。采用内平齐溢流口可有效清除入口大圆柱段短路流。     

T形多分支管气液两相分流特性的数值模拟

T形多分支管分离器含有复杂多分支结构,广泛应用于两相及多相流研究中.借助流体模拟仿真工具Fluent,模拟了不同时刻T形管中油气两相流动情况,得到了各分支管内油气分离特性及进出口处的质量流量数据.结果表明,当油气两相混输液流经T形管时,重力的作用使管道中的油气两相分布不均匀;随着时间的增加,顶部汇气管的输出物大部分为气...