入口下倾旋风分离器分离特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系中,采用混合网格,对入口下倾旋风分离器内的气固两相非稳态流动特性进行了数值模拟,其中,对气相部分采用了雷诺应力湍流模型,对颗粒使用离散相模型来模拟,颗粒分布采用Rosin-Rammler模型,并用随机轨道模型和涡生存时间模型来模拟颗粒的扩散效应,同时引入了Tabakoff壁面反弹恢复系数以获得更加精确的除尘效率.仿真结果表明,螺旋下倾入口结构能有效减轻旋流除尘器内气体自身的压缩现象,消除上灰环,起到良好的节能增效作用.     

数值研究扩散式旋风分离器流场与颗粒分离特性

1前言长期以来气固分离工程中大量使用旋风分离器。传统旋风分离器下部的锥体段都是上大下小布置,因为锥体部分使主气流易于转变成上升流,同时便于粉尘从下部排出,对分离效率有一定提高[1]。各种传统旋风分离器的实验和数值方法研究,已经获得了相当多的结果。扩散式旋风分离器,     

新型下排气旋风分离器的流场和性能数值模拟

1前言旋风分离器以其结构简单、容易制造和安装、除尘效率高等优点成为化工、环保等领域常用的气固两相分离设备。随着近年来计算流体力学(Compu-tational Fluid Dynamics)技术的飞速发展,采用数值计算方法来模拟旋风分离器的流场和计算分离效率、压力损失成为可能。本文针对一     

底部加直管旋风分离器的性能预测

针对常规旋风分离器中的“灰斗返混”问题,有研究者提出在旋风分离器底部增设一直管,使含尘气流进入其中进一步分离。本文应用雷诺应力输运模型对常规旋风分离器和加直管旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟,并分析了常规旋风分离器锥体底部的下行流量。结果表明：常规旋风分离器锥体底部的气流旋转还很激烈,其下行流量并不为零,而加直管旋风分离器使尾涡停留在直管中,增加了粉尘的分离空间。有利于粉尘的进一步分离。     

不同湍流模型在旋风分离器三维数值模拟中的应用和比较

采用标准κ－ε模型，RNGκ－ε模型和RSM(SSG)模型，对气—固旋风分离器中的单相湍流流场进行数值模拟计算。旋风分离器网格划分采用分块划分技术，每一块采用贴体坐标划分网格，计算结果同试验比较，三种模型中以RSM模型的预报结果最为合理，对切向速度分布的涡结构给出了合理的预报结果，同时给出了雷诺应力的各向异性特性，但同实验值仍有一定的差别，分析认为同湍流模型本身的原因外，与入口边界条件的选取和网格划分的多少有一定的关系。     

轴流式旋风分离器结构与分离特性数值模拟

依据轴流式旋风分离器的基本结构建立分析模型,通过CFD-DEM耦合计算获得运行时内部流场主要参数以及颗粒分布,提取了影响分离性能的主要结构参数,研究其在不同粒径、不同进口速度下与分离效率和压降的关系,并给出了分离效率与各参数的拟合关系式。结果表明：叶片出口角和排气管直径对轴流式旋风分离器的分离效率有显著影响,随着叶片出口角减小,静压逐渐增大,切向速度增大,同时分离效率提高;排气管直径增大,静压减小,当其为分离器筒体直径的0.6~0.7倍时分离效果最好;流速为20 m/s时,对4 μm的颗粒分离效率可达到92.3%,10 μm及以上颗粒可实现100%分离;并使用加权方法给出了在粒径dp≥4 μm,进口风速为4~20 m/s的工况下适用的分离效率计算模型。     

工业油水分离器湍流两相流场的数值模拟

本文应用双流体模型及ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型，研究了水力旋流器内油水两相湍流流场。建立了适用于旋流分离器中两种液体混合物的有旋湍流流动的ｋ－ε－ｋｐ模型。并针对影响旋流器分离效率的不同影响因素，进行了变更入口流动参数及分离器几何参数的数值实验，为工业用油水旋流分离器的优化设计提供了一个有效的数值模拟工具。     

旋风分离器中气相流动特性及颗粒分离效率的数值研究

采用Fluent软件对一切向进口旋风分离器内的气相流场和颗粒分离效率进行了三维数值研究。用RNG(重整化群)k-ε模型模拟气相紊流特性。研究表明，分离器内气流的切向速度分布呈复合双层结构；轴向速度方向在内外层分布不同，外层向下，内层向上，但部分断面轴心处的轴向速度出现了下降流动特征。流场的计算结果与实验结果进行了对比，表明RNGk-ε模型能较好地模拟分离器内的强旋流场。采用拉格朗日模型对固相颗粒的轨迹进行了模拟，研究了颗粒的进口位置、进口速度以及分离器排气管直径对分离效率的影响，表明颗粒进口位置和进口速度对颗粒的分离效率有较大影响；排气管直径越小，颗粒相分离效率越大，但当排气管直径减小到一定幅度时，效率提高的幅度减小。图10参9     

消旋叶片位置对旋风分离器分离特性的影响

在一气固两相实验台上,对一台1 025 t/h的W型火焰锅炉旋风分离器进行了实验研究,分析了不同乏气风门开度下,消旋叶片位置对旋风分离器气相分配特性、系统阻力以及颗粒分离效率的影响.结果表明,在乏气风门开度分别为20%和40%时,随着消旋叶片远离主喷口出口平面,两种开度下的乏气百分比降低,系统阻力下降,颗粒分离效率增加.随着乏气风门开度的减小,乏气百分比明显降低,系统阻力略有增加.     

循环流化床锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟

为研究旋风分离器内部气固两相流动的特征，本文应用FLUENT5.4.8软件对某厂50MW级别的旋风分离器内部气固两相流动进行了数值模拟，在此基础上，本文又分别对中心筒长度减半，变梯形入口为弧形引导入口，增加筒径的三种改进模型重新进行了计算，并得出了有用的结论，这些数值模拟的结果对新型旋风分离器的设计、运行和改造等均具有指导意义。     

生物质气化副产物(焦油)的能源特性实验研究

该文主要对农村生物质气化副产物（焦油）的馏程，发热量，粘度，闪点，燃点，碳氢元素含量等能源特性进行了实验研究，并根据实验结果探讨了焦油能源化利用途径，为开发出高效，适用的生物质气化系统的焦油综合利用技术提供重要的科学参考依据。     

稻壳旋风空气气化器的数值模拟

在计算流体力学软件FLUENT的平台上,以稻壳旋风空气气化器为原形,选择了合理的数学模型,对稻壳旋风气化器的气化过程进行了模拟.模拟再现了反应温度及5种主要气体在气化器中的分布规律,讨论了风量对最终燃气成分的影响.通过对计算结果和试验数据的比较分析,验证了计算结果的正确性,为进一步开展生物质气化方面的研究提供了理论依据.     

生物质颗粒成型机的环模特性研究

借助Pro/Engineer实现环模的三维建模,通过ANSYS对环模温度场进行数值模拟,揭示其温度场分布规律.对环模进行结构静力学、结构动力学、结构热耦合数值模拟,揭示环模的应力场分布规律.重点探讨了参数模孔长径比对环模应力的影响.模拟结果显示模孔长径比为5:1时应力最小,与相关资料报道吻合.     

生物质秸秆在加料斗内的流动行为研究

基于生物质秸秆加料的困难,对生物质秸秆物料在加料斗内的流动行为进行研究.在储料量为100kg的加料斗试验装置上,结合出料量分析和可视化观察,系统研究了物料特性、料位高度、螺旋轴转速及运转方式等因素对物料流动行为及出料速率的影响.结果表明,物料堆积密度大、含湿量高、物料易在加料斗内"搭桥",从而影响出料质量;原始料位高度直接影响出料速率,在同样螺旋转速下,料位高,出料快;料位低,出料慢,相同料位高度则出料速率基本一致;随着螺旋转速的提高,起始出料速率明显增加,随后增加缓慢;螺旋轴的运转方向对物料的堆积和流动具有不同的影响,正转压紧物料,不利于出料,反转疏松物料,出料更顺畅均匀.     

涡流发生器对潮流能水轮机叶片流动分离特性影响研究

当来流速度过大或在大攻角来流工况下,潮流能水轮机叶片边界层会发生流动分离,导致获能效率降低,甚至会使叶片发生失速破坏。针对上述问题,该文将涡流发生器（VGs）理论与水轮机叶片设计相结合,开展VGs对潮流能水轮机叶片流动分离现象的抑制机理研究。以NACA63418翼型设计的潮流能水轮机叶片为研究对象,分别建立带和不带VGs的叶片三维模型,应用CFD方法研究VGs对潮流能水轮机叶片的流动分离特性影响。结果表明：水轮机叶片流动分离主要发生在吸力侧表面叶根部分,随着流速的增大会沿叶根向叶尖径向扩展;VGs能有效减小水轮机叶片吸力侧表面分离区域,抑制流动分离现象发生;在该研究中,安装VGs后水轮机叶片整体获能性能提升明显,获能系数增加0.5%~5.0%,且能增加潮流能水轮机运行稳定性。     

生物质流化床热风干燥特性研究

在一个自制的能实时检测质量的流化床干燥试验装置上对一种速生林木材的热风干燥特性进行了深入系统的研究,分析了热风温度、热风速度以及料层高度等对生物质样品干燥热特性的影响。结果表明:干燥速率随温度和风速的增加而增大;随料层厚度的增加而下降;物料的含水率越高,干燥速率越快,随含水率的变化,各条件对干燥速率的影响程度发生改变。通过对干燥过程模拟分析发现,干燥曲线以及脱水速率分别符合薄层Page模型和线性方程模型,且干燥方程中的参数k主要受风温和料层厚度影响,参数n则主要受风速影响。     

海洋潮流能资源的数值估算——以胶州湾口为例

在回顾国际上现有的潮流能资源估算方案基础上,提出利用三维潮流数值模式估算潮流能的思路,并在胶州湾进行了应用。基于普林斯顿海洋模式,建立了胶州湾潮汐潮流三维数值预报模型,对研究海区的潮汐和潮流做出了较为准确的模拟。数值模拟得到的胶州湾口最大可能潮流速度为2m/s,具有一定的潮流能开发潜力;湾口水道上多年平均潮流能蕴藏量为16MW,大潮期间的瞬时值和大潮周日平均值可分别达135和49MW.潮流资料时间序列的长度对潮流能储量的计算结果有较大影响。由于潮流现象具有强烈的时变性和多种周期,估算潮流能的平均储量应积累一年以上的资料为宜。研究表明,潮流数值模式能够提供高时空分辨率的三维潮流数据,有效弥补潮流实测资料稀缺的不足,因而可作为潮流能资源评价的有力工具。     

阻塞比对潮流能水轮机尾流特性影响数值模拟研究

首先通过对比分析数值模拟结果与水槽实验尾流场速度数据,验证数值模拟的准确性。通过在软件STAR-CCM+中改变水槽宽度的模型,使水轮机阻塞比分别在9.8%、14.7%和29.5%的情况下进行模拟计算,分析潮流能水轮机尾流特性的变化。结果显示,阻塞比的变化不仅会改变水轮机扫略区域外流体速度,影响远尾流恢复速度,还会对尾流的旋转和湍动能分布造成影响;但随着槽宽增加阻塞比减小,其对尾流特性影响逐渐减弱。     

喷灌管网系统水力特性数值模拟研究

从系统分析的观点出发，以管网结点平衡方程为基础，建立了求解喷灌管网系统内各类水力单元直至全系统水力特性的数值计算模拟模型，给出了求解方法，经实际工程验证，模拟计算结果能如实地反映了选型配套及优化运行先进提供了可靠的快速计算方法。     

隔板式内循环流化床的流动特性研究

以石英砂和稻壳为实验床料,在隔板式内循环流化床气化炉冷态实验装置上对颗粒的内循环流动特性进行了研究,考察了高速区和低速区的流化速度、结构尺寸和侧风量等对颗粒内循环流动的影响.结果表明:在保持低速区流化速度一定的条件下,随着高速区风速增大,颗粒循环量先增大后减小;流化速度不变的条件下,颗粒循环量随孔口和侧风量的增大而增加,但增加趋势逐渐变缓.实验给出了合理的运行设计参数.通过实验数据回归,得到了石英砂和稻壳通过隔板式内循环流化床孔口的颗粒循环量关联式,计算结果与实验值误差分别小于6%和14%,能较好地预测孔口颗粒流动.