旋流分离器中固体颗粒随机轨道的数值模拟及分离特性分析

在考虑液相与固体颗粒之间相互作用的条件下,对液相采用雷诺应力模型(RSM),固粒采用随机轨道模型成功地模拟出固体颗粒的运动轨迹,这形象地反映出固体颗粒在旋流器中的分离过程。分析颗粒运动迹线表明颗粒粒径、颗粒注入位置以及颗粒在循环流中的流动特性等方面对分离性能都存在着很大的影响;另外,利用底流与溢流排出的颗粒数量比例来确定粒级效率,在与试验值比较后发现两者相近,从而为确定粒级效率提供了又一种方法。     

涡流管内三维强旋流流场数值模拟

根据流体在涡流管内流动的强旋流特点,建立涡流管内流体流动的三维物理模型,采用计算流体力学中Realizable κ-ε模型对涡流管内流动进行数值模拟,得到切向、轴向与径向流速的分布规律,并对涡流管内部流场的循环流特性进行详细分析.在此基础上,利用量纲一分析方法将数值结果与前人的实测结果加以比较,在一定程度上验证了模拟结果的精确性.数值结果表明,涡流管内的流体流动呈现出复杂的三维流动状态,从旋涡的角度来看,有准自由涡与准强制涡的组合运动;从轴向与切向运动的合成而言,有外旋流与内旋流之分;从径向与切向的综合流动分析,则有所谓的螺旋流存在;就径向与轴向运动的合成而言,则有循环涡流的存在;轴向流速包络面是内外旋气流的分界面,内外旋气流以循环涡流的形式通过轴向零速包络面不断进行传热传质交换.     

旋流分离的湍流涡动数学模型及数值模拟

介绍了旋流器两相流分离的湍流涡动性质。根据修正的旋流器内k—ε湍流数学模型,分析了旋流场内部湍流度及相对湍流度对湍流场流动分布、湍流脉动和分离介质所产生的影响。利用流体计算软件对旋流器内部湍流场、分离介质运移轨迹及切向速度场分布进行了数值模拟。     

基于旋流分离器的气液分离数值模拟研究

采用轴流式旋流分离器分离通入压缩机的蒸汽夹带液滴,选用欧拉-欧拉多相流模型和雷诺应力湍流模型的数值模拟方法,研究叶片出口角和分离段长径比对分离性能的影响,详细描述了流场特征。结果表明：叶片出口角>20°时,减小其角度可有效提高分离效率,对粒径>5μm液滴的分离效率可达95%以上;分离段长径比对分离效率几乎没有影响,设计时可适当减小。分离效率的提高可以减少液滴对压缩机的损害,提高运行的安全性。     

低压旋流喷嘴喷雾特性数值仿真及结果分析

为了提高旋流喷嘴在低压下的雾化效果,对影响低压旋流式喷嘴的5个因素:旋流室直径D、旋流室高度H、喷嘴出口直径d、喷嘴出口长度l和旋流室入口数量n进行了研究.以正交试验方案确定了数值模拟的16组喷嘴结构参数组合.用Gambit进行了非结构网格划分,入口边界设为压力入口,p0=0.3 MPa,用fluent 6.3进行了仿...     

双锥型油水分离旋流器内部流场数值模拟

为深入研究双锥型油水分离旋流器内部流场及油水分离机理,采用CFD软件中最精细的雷诺应力湍流模型,基于控制体积法,应用PC-SMPLEC算法,对油水分离旋流器内部流场及分离过程进行了全面深入的三维数值模拟,得到了旋流器内部流场的压力分布特性、油的体积分布、三维速度分布特性、湍动能分布特性.结合旋流器理论及流体力学分析验证模拟结果的正确性,为优化旋流器的结构设计及操作,提高其分离性能和降低旋流器的能量损耗提供一条新途径.     

旋流燃烧器空气流场特性CFD数值模拟

一二次风配风比及其流动特性决定燃烧过程氧气供应,对旋流燃烧器燃烧质量有着决定性的影响。旋流燃烧器内部结构设计、各部件布局、二次风门开度都会影响一二次风配风比及其流动特性。CFD技术因成本低、周期短,能直观全面了解流场分布情况而在燃烧流动领域研究被广泛应用,故采用Fluent对燃烧器空气流场情况进行数值模拟和分析,研究不同二次风门开度下旋流燃烧器空气流场特性。结果表明,压力最大区域主要分布在空气入口处到二次风门间、一次风管入口附近区域,随二次风门开度增大二次风门内部空气流速逐渐增大,整体平均空气压力、空气旋流强度、旋转气流存在区域不断减小,负压区存在于旋流器前端到燃烧器空气出口之间区域,维持火焰稳定,对燃烧器结构设计和实际应用起到重要指导作用。     

超短接触旋流反应器分离腔气固分离特性的数值模拟

采用欧拉模型对超短接触旋流反应器内的气固两相流场进行了数值模拟,主要研究了分离腔内气固两相的分离过程。具体考察了导叶下部柱段与锥段分离空间以及排剂口附近固相体积分数的分布情况,评估气固两相在分离腔不同部位的分离效果,重点对比分析了固相粒径差异对流动情况以及颗粒聚集的影响规律。计算结果表明:5μm颗粒在分离腔的浓度分布规律不同于10μm和30μm颗粒,由于颗粒粒径较小易被气流携带,在分离空间以及排剂口都出现了不同程度的返混,对分离不利。     

旋流器分离油泥的数值模拟分析

针对油泥含油量高、含渣量低的特点,应用Fluent软件,采用k-ε标准湍流模型和混合模型对旋流器分离油泥时油-水-颗粒三相的分离过程进行数值模拟,研究不同入口体积流量和不同入口油泥颗粒直径对三相分离效果的影响.数值模拟分析结果表明:油水的分离区域主要集中在圆柱段和圆锥段上半部分;随着入口体积流量的增大,油和颗粒的分离效...     

柱型水力旋流器多相流场及分离过程的数值模拟

选用混合模型对柱型水力旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟，对两相流体的切向速度、轴向速度、径向速度、不同时间的体积分布进行模拟。研究成果为前人试验和理论总结提供了有力的理论支持，同时对旋流器的进一步研究提供了更多信息。     

基于正交的二次分离旋流器结构优选数值分析

一体化二次分离旋流器是在单体旋流器内部进行二次分离的一种新型旋流器。利用正交法,基于计算流体动力学软件,分别对一级溢流管长度、圆柱段长度、二级溢流管伸入长度、二级锥段角度、底流管长度等结构进行优选。设置油相体积分数为2%、油滴粒径为30μm的混合液作为研究介质。首先采用单一指标的方法找出分离效果最优的结构,然后将优选后的结构与初始结构进行了对比验证。此方法可为水力旋流器的结构参数优选提供参考。     

井下双级串联式油水分离器工作特性研究

井下双级串联式油水分离器的工作特性对于井下油水分离系统的工况诊断及调节必不可少。基于代数滑移混合物模型(Algebraic slip mixture model,ASMM)和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,针对T228井井况设置相关参数及边界条件,研究井下双级串联式油水分离器的分流特性和分离特性,并与地面试验结果对比。结果表明,入口流量为80~200m3·d–1时,总分流比的范围随着入口流量的增大而增大,一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是确定的函数关系,底流含油质量分数随着总分流比的增大先减小后增大;额定工况下,第一级水力旋流器起主要分离作用,第二级对于进一步降低底流含油质量分数起关键作用;入口流量和总分流比的组合为(120~140 m3·d–1/0.36~0.74)、(140~160 m3·d–1/0.31~0.77)或(160~180 m3·d–1/0.33~0.76)时,底流含油质量分数不大于0.02%;数值模拟预测的分流特性与试验结果一致,预测的总分流比和底流含油质量分数的关系与试验结果定性一致。通过综合分析分流特性和分离特性,得出进行井下工况调节时入口流量和总分流比的合理范围,为现场试验提供指导。     

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。     

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。     

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。     

波纹管过流流场的数值模拟

为了研究液体火箭发动机试车时的推力测量问题,采用标准κ-ε湍流模型,以某流体为介质,对波纹管内部流场进行了数值模拟.通过数值计算得到了管内流场的速度分布、压力分布特性等,并将解析结果以可视化的速度场和压力场给出.本文所建立的数学模型和所使用的数值计算方法,可为推力研究提供一定的理论基础和经验.     

疏浚底泥分离用旋流器的数值模拟与试验研究

提出了一种用于疏浚底泥分离的新型锥形进料体旋流器结构,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,应用Fluent软件分别对柱形和锥形进料体旋流器内部的流场进行数值模拟,结论表明锥形进料内流体的轴向速度和切向速度均有所提高,有利于减少短路流,提高分离效率。采用粒子图像测速技术(PIV)对锥形进料体旋流器内部流场进行测试并与模拟结果比较。结果表明模拟值与实测值吻合良好,验证了模拟方法的正确性。     

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。     

基于CFD的泥浆净化旋流器湍流流场数值模拟

采用多相流及雷诺应力湍流模型建立了泥浆净化旋流器流场数学模型。通过对钻孔泥浆用Φ100mm旋流器三维建模,应用ICEM进行网格划分,利用CFD软件FLUENT对旋流器多相流进行三维数值模拟,并对湍流模型、离散方法及边界条件的设置等问题进行了探讨,得到了泥浆净化旋流器速度场和压力场分布,分析了旋流器空气柱的形成及发展机理。     

直流降膜式旋风除雾器的流场模拟

为更好地解决三聚氰胺生产过程中尿素洗涤塔的尾气除雾及严重的器壁结疤现象,开发设计了一种新型高效的除雾器--直流降膜式旋风除雾器.液体在除雾器的壁面上形成了一层液膜,防止在器内壁结壳,解决了设备内壁结壳的难题.直流降膜式旋风除雾器结构简单,具有气体流程短、除雾效率高、压降低等特点.利用计算流体动力学(CFD)商业软件FLUENT6.0对直流降膜式旋风除雾器进行了数值模拟研究,结果表明,直流降膜旋风除雾器切向速度呈内部的强制涡和外部的自由涡,流型规整,切向速率、轴向速率有较好的对称性,为除雾器结构优化提供了参考依据.