旋风分离器内气相流场的相似模化分析（Ⅰ）流动参数

基于数值模拟方法分析了流动参数变化对旋风分离器内气相旋转流流场模化特性的影响。选择直径φ300 mm的旋风分离器为计算模型，在入口气速0.5～30 m·s^-1、气体温度293～1273 K和操作压力0.1～6.5 MPa范围内，分析了流动参数变化对流场量纲1速度分布相似性的影响，考察了常规参数模型与高参数原型之间的流场模化关系。模拟结果表明，流动参数变化后，虽然旋风分离器内旋转流流场仍呈现准自由涡与强制涡分布形态，但流场的量纲1速度分布不能保持完全恒定和相似，存在着一定的变化。然而当入口速度高于20 m·s^-1，或压力高于3.0 MPa时，流场量纲1速度可以基本保持恒定，不再随流动参数变化而改变，Euler数与Reynolds数不相关，近似处于流场的自模区;当温度超过1000 K后，Euler数基本不受Reynolds数变化的影响，流场也可以保持相似性。最后从能量损失的观点，讨论了Reynolds数和Euler数之间的相互关系，分析了流动参数对旋风分离器气相旋转流流场自模特性作用的机理。