旋风分离器数值模拟及结构优化研究进展

对旋风分离器流动理论做出总结,对比各湍流模型的优劣,采用大涡模拟或雷诺应力模型能较好模拟旋风分离器内部流场。从机理上分析旋风分离器的分离理论,分区分离模型在边界层分离理论的基础上细化旋风分离器内部的流场区域,是现阶段的发展趋势。根据工业发展的需求重点阐述高温高压工况对旋风分离器流场及分离效率的影响。并对现阶段旋风分离器的结构优化做出分析总结,提出未来的发展趋势。     

基于FLUENT的旋风分离器结构改进数值模拟

旋风分离器的结构影响着其分离效率和压力损失。从分离器的进料口、排气管、筒体长度这3个方面对分离器的结构进行改进,并针对分离器内的气相流动,选择RNGk-双方程湍流方程得到不同结构分离器内气相流场分布。模拟结果表明,选择180°蜗壳双进料口、增加排气管直径、加大排气管插入筒体的长度和增加筒体长度有利于优化分离器的分离性能。     

旋风分离器在褐煤干燥提质中的数值模拟

为了提高旋风分离器在褐煤干燥提质中的工作效率,采用正交试验的方法,选择旋风分离器的入口速度、排气管外延伸长度、褐煤粒径3个参数为因素,每个因素取3个水平,选取L_9(3~4)正交表得到9组方案。运用FLUENT15.0软件对旋风分离器的流场进行数值模拟,并以褐煤最优分离效率为指标,由极差综合分析法得出入口速度是影响褐煤干燥提质的主要因素及旋风分离器的入口速度、排气管外延伸长度、褐煤粒径的最优组合。     

基于RSM的呼吸性粉尘旋风分离器分离效能数值模拟研究

为研究满足BMRC曲线的呼吸性粉尘旋风分离器,利用流体力学软件Fluent 6.3对不同结构尺寸旋风分离器内部流场进行数值模拟,并基于响应曲面法、利用统计软件Design-Expert得到了呼吸性粉尘旋风分离器分离效能二次多项式预测模型。通过方差分析及回归方程系数显著性检验可知呼吸性粉尘旋风分离器筒体高度、排气管直径及插入深度对其分离效能有显著影响。根据预测模型加工旋风分离器样件并作实测验证,发现样件分离效能与BMRC曲线标准差为3.16%,小于5%。使用响应曲面法研究呼吸性粉尘旋风分离器分离效能可提高设计效率,保证计算模型可靠性,同时为满足EN481,PM10及PM2.5分离器的设计提供参考。     

旋风分离器流场优化研究

介绍了旋风分离器的结构组成、功能原理,以测试数据作为边界条件,模拟井下工况对旋风分离器流场进行了数值模拟,以气体压力变化率作为流场优化目标函数,对旋风分离器内部流场进行了优化,优化后,旋风分离器内部气体压力变化率明显降低,从而为锚杆钻车降噪研究奠定了基础。     

微粒在旋风分离器中的分离特性与数值模拟

针对比较难分离的微粒,运用数值模拟方法对其在旋风分离器中的运动进行模拟。气固相研究分别采用了雷诺应力模型和拉格朗日模型,模拟出了旋风分离器中气流的流动特征和粒子运动特性。将模拟得出的旋风分离器的分离效率和实验结果比较,结果表明,对于粒径大于4μm的颗粒,数值模拟结果和实验结果吻合得比较好。     

CFD模拟旋风分离器自然旋风长

利用计算流体力学软件Flowizard对不同结构尺寸的旋风分离器气相流场进行数值模拟采用分离器锥体段中心湍动能峰值定位自然旋风长的方法，分析了入口面积、芯管下口直径、下溢口直径和锥体段长度对自然旋风长的影响。拓展了分离器内部流场由多个自然转折旋风串联的概念。通过增加锥体段长度和入口风速来实现旋风串联、多级分离的效果，延长自然旋风长，有益于提高分离效率。     

褐煤干燥提质使用的旋风分离器流场数值模拟研究

旋风分离器作为褐煤干燥提质设备的主要组成部分,内部有着复杂的湍流流场,而且在内部温度很高的条件下,其他试验无法进行。为了解决这一问题,应用Fluent数值模拟软件,对旋风分离器在褐煤分离提质过程中的流场状态进行了分析研究,从而掌握旋风分离器在分离过程中的流场形态,为旋风分离器的设计和改进提供了理论依据。     

旋风分离器分离效率关键影响因素研究

为研究影响旋风分离器分离效率的关键因素,利用CFD软件分析了不同内锥长度下旋风分离器内部流场分布、中心轴处风速-位移变化曲线、分离效率曲线,发现内锥长度不影响分离效率而影响进出风口之间压差.探讨了大蜗壳和小蜗壳两种进风结构的旋风分离器的分离效率以及对气流流动的阻力,物料粒度较细时,小蜗壳进风结构的分离器效果较好;物料粒...     

呼吸性粉尘旋风分离器采样效率数值研究

为了研究开发满足我国BMRC采样规范的呼吸性粉尘预分离器,基于流体力学软件Fluent 6.3对不同结构尺寸呼吸性粉尘旋风分离器内部流场进行模拟仿真,选用标准正交表进行采样效率模拟实验,并利用回归设计技术建立了采样效率的二次回归预测模型。通过数值模拟比较预测模型发现,利用提供的方法研究呼吸性粉尘旋风分离器采样效率可保证计算模型可靠性,提高设计效率。     

基于FLUENT的旋风除尘器内部流场数值模拟

风流速度以及粒子粒径对旋风除尘器内部流场的影响进行了分析,采用FLUENT6.3.26提供的RSM模型对旋风除尘器的内部流场进行了数值模拟,并对旋风除尘器的设计及优化提出建议。     

螺旋式旋风分离器分离性能影响因素的数值分析

借助FULENT软件,对颗粒相的操作条件及螺旋式旋风分离器的几何参数与其分离性能的关系,进行了模拟研究,结果显示颗粒的初始位置、入射速度、颗粒粒径大小及分离器的排气管直径d1、阿基米德螺旋线系数κ、分离区高度h1均对其分离性能产生较大影响,而排气管高度h影响较小。     

α 型旋风分离器放大效应的数值分析

旋风分离器放大效应显著,是影响其分离效率和压降的重要因素。利用ANSYS软件,对经过几何相似放大的筒体直径分别为80、150、240、320、450和1 000 mm的α型旋风分离器进行数值模拟,气相采用RSM模型,颗粒相采用DPM模型。结果表明:旋风分离器尺寸按几何相似放大后,在相同进口气速下,随着旋风分离器筒径的增大,切向速度、静压和湍动能均呈增大趋势;轴向速度分布由倒V形变为倒W形,不利于颗粒的分离。颗粒运动数值模拟与分离效率试验结果均表明:α型旋风分离器经过几何相似放大,筒体直径越大,颗粒运动轨迹更加紊乱,分离效率越低;旋风分离器放大效应对直径20μm以上颗粒分离效率的影响不大,对直径10μm以下颗粒的分离效率影响显著。     

粉煤热解系统旋风分离器流场的数值模拟研究

为了进一步了解粉煤热解系统旋风分离器的流场分布规律,在根据旋风分离器实物建模的基础上,选用RSM湍流模型、离散对流项QUICK格式、压力梯度项PRESTO格式对其流场进行数值模拟。对于旋风分离器的切向速度分布、轴向速度分布及流场湍流结构的模拟分析说明,通过该数值模拟方法能够得到合理的流场分布规律,这为后续的颗粒场模拟奠定了基础。     

旋风分离器流场数值模拟及其涡结构识别

采用计算流体力学软件Fluent,基于非稳态雷诺应力湍流模型对旋流分离器流场进行了模拟,得到了旋流分离器内部切向速度和轴向速度分布,并与实验值进行对比;同时将Q判据应用于旋风分离器内漩涡结构的识别,比较了切向进口处两种不同网格结构对涡结构的影响。结果表明:非稳态的雷诺应力湍流模型模拟结果对切向速度进行很好的预测,几乎与实验一致,轴向速度与实验结果趋势一致,能够很好的预测轴向速度的"驼峰"结构;切向进口处的网格质量由于伪扩散对模拟结果有影响,需要进行优化;利用Q判据能够将旋风分离器内部的旋进涡及环形空间二次涡进行准确识别,在旋风分离器中心轴线附近及环形空间存在漩涡。     

运用CFD对Buell型旋风分离器的模拟分析

运用数值模拟方法计算了颗粒在旋风分离器中的运动轨迹,得到了不同粒级的颗粒分离效率和分离器总压降,并将分离效率计算结果与Barth经验模型,压降计算结果与Dirgo经验模型计算值进行比较,发现运用CFD模拟计算与经验模型结果基本一致,分离效率略低、压降比较吻合。同时发现不同粒径颗粒逃逸的主要途径不完全相同,在入口上方或下部进入的离子逃逸概率较高。研究结果还表明,应用计算流体力学来研究旋风分离器的分离性能方便可行。     

进口位置对旋风分离器特性影响的数值模拟

采用相间耦合随机轨道模型,在拉格朗日坐标下对旋风分离器内颗粒的运动进行了模拟研究。结果表明,颗粒在进口位置对粒径较小颗粒的运动和分离效率影响比较大;反之,对粒径较大颗粒的运动和分离效率影响比较小。通常颗粒位于靠近入口外侧时容易被分离。     

新型高压油水分离器的结构优化研究

针对20 MPa空压机系统中油气分离净化问题,设计了一种带螺旋导流板的新型油水分离器,运用计算流体动力学方法,气相采用RSM湍流模型,液相采用粒子模型,考虑分离过程中的液滴碰撞破碎,对带不同螺旋导流板结构的油水分离器的两相流场、分离效率、压力损失等进行了数值模拟,分析了螺旋导流板的螺距及螺旋个数对分离效率、分离器压降的影响,通过理论分析与模拟结果的比较,验证了数值模拟的可靠性。优化结果表明,当入口速度为10m/s,螺旋板圈数为3圈,螺距为25mm时分离效率最高,压力损失最小,为工业设计和应用提供了参考依据。     

径向直叶片湿式旋流除尘器气固两相分离特性的数值分析

采用标准k-ε湍流模型,利用CFD软件对径向直叶片湿式旋流除尘器进行了三维流场的模拟,利用实验验证了模型的正确性。采用了离散相模型(DPM)模拟固相流场颗粒轨迹,得出了不同粒径颗粒与不同入口风速下的分离效率之间的关系。结果表明:当气体速度一定时,粒径颗粒越大,则分离效率越高。气体速度增加,5μm和15μm的颗粒的分离效率的变化不大,10μm粒径颗粒的分离效率会增加。     

旋风分离器结构设计研究进展

介绍了旋风分离器的分离机理,总结和分析了旋风分离器的各个部件结构设计在能耗、压降、分离性能等方面的优点和缺点,并对旋风分离器的研究现状进行了回顾,提出了旋风分离器结构优化设计的趋势,对未来旋风分离器结构优化设计进行了展望。