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。     

液-液动态旋流器流场特性研究

通过在对液-液动态旋流器分离机理和分离特性研究的基础上，采用雷诺应力模型对液-液动态旋流器内流场进行数值模拟。结果表明，对速度场、湍流度以及静压力的分布做出了正确预测，模拟值与文献试验数据基本吻合，证明该模型的正确性。通过研究流场掌握了液-液动态旋流器内部流体的运动及分布规律，为今后深入进行其分离机理、流场测试及分离性能研究打下了一定的基础。     

基于CFD-DEM耦合的水力旋流器性能预测分析

采用Fluent数值模拟软件,基于雷诺应力模型,对某旋流器的处理能力及流场进行了仿真模拟,分析了旋流器内部流场的速度分布及压强分布.结合不同入口压力下的试验工作参数,对比了经验公式计算结果和数值仿真结果的准确性.结果表明:旋流器内部空气柱稳定,内部压力梯度连续性较好,轴向及切向速度场数值模拟结果与实际相符合.相对于经验...     

多锥体水力旋流器流体速度分布研究

本文采用雷诺应力模式(RSM)模拟多锥体水力旋流器流场,分析多锥体水力旋流器切向速度、轴向速度及径向速度的分布,发现多锥体水力旋流器的第二锥段具有稳定其流场的作用,因此与单锥体水力旋流器相比,多锥体水力旋流器的流场具有更好的稳定性,更有利于分离过程的进行.     

除尘管道湍流场特性的三维建模与数值仿真

针对除尘设备中的弯管,基于雷诺时均方程,采用Realizable k-ε湍流模式建立了CFD三维模型,应用SIMPLEC算法对管道内湍流流场评价指标进行了数值模拟。仿真结果与实验数据比较后发现,计算的压损值更接近实验结果。该模型为除尘管道的结构改进和优化设计提供了理论依据。     

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CFD的Falcon分选机内部流场测试

通过制作Falcon离心分选机1:1有机玻璃模型机,搭建了高速动态测试平台,利用高速动态技术对离心分选机流场进行测试,获得流场流态以及流速信息。测试结果表明,分层区流膜分布与数值计算分析吻合,且流膜厚度计算公式较为准确,采用雷诺应力模型模拟Falcon离心分选机流场流速与实测结果偏差不大,因此该模型具有良好的适用性,流场内存在雾化现象,会造成一定回流。     

气流涡旋微粉机气固两相流场仿真分析

采用fluent欧拉多相流模型对气流涡旋微粉机腔室流场进行了数值模拟,并对模拟分析结果进行了实验验证。结果表明,在高速旋转锤头的作用下,腔室内部产生了较强的涡旋流场; 锤头和齿圈之间的环形区域处颗粒速度梯度较大,石墨颗粒的球形化主要发生在该环形区域内; 气流涡旋微粉机的锤头转速存在较优值,锤头转速过大或过小均会影响石墨颗粒的球形化效率。验证实验结果表明,锤头转速3 600 r/min时,石墨颗粒受到的冲击较为合适,球形化效率较高。通过分析流场运动状态,可以更好地理解气流涡旋微粉机的球形化机理,为设备改进优化提供方向。     

中速球磨机内部流场的数值模拟

为了研究中速球磨机内部粉体输运过程,采用离散相模型(DPM)和湍流模型Realizableκ-ε对磨腔气固两相流场分布特性进行数值模拟分析,分别从速度、压强、温度以及流线等角度,分析磨腔内气固两相流的耦合作用。研究表明:磨腔流场是复杂的三维旋转湍流流场,在磨盘和磨球交互区域有剧烈的湍涡现象,气流在磨盘与灰斗间形成巨大的涡流。通过对磨腔湍涡现象分析,明确了风室和风环是压损的关键部位,并提出了改进意见。     

湍流空间位置特征长度理论

该理论是根据流体微团在空间位置中的可测(实测)参量,应用函数概念和量纲分析法,揭示并确立了脉动速度、时均速度与空间位置坐标的依从关系.求解雷诺湍流微分方程,得出了雷诺应力的结构方程,用采修正特征长度理论在湍流核心区中的雷诺应力公式.用它可分别推导湍流核心区与湍流边界层区域中的流速分布函数.     

静态煤粉分离器中颗粒运动特性数值模拟研究

为了研究不同性质的颗粒在静态煤粉分离器内部的运动行为,利用Fluent数值模拟软件包,采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对分离器内的流场流态和不同粒度、密度颗粒的运动轨迹进行模拟,并从动力学角度分析了颗粒在第一分离区和离心分离区的运动状态,同时使用实验室静态分离器进行试验验证。研究结果表明,模拟数据与实验室实验数据结果匹配度良好,颗粒的密度越大在流场中的加速度越小,密度通过影响颗粒在流场中的运动,进而影响颗粒的分离效率;颗粒在第一分离区为单一的轴向运动,在离心分离区为复杂的三维旋转运动,湍流场对颗粒"鱼钩效应"的产生有一定的影响。     

两种结构不同的气泡发生器的数值模拟

利用FLUENT软件中大涡模拟湍流模型(LES)、雷诺应力湍流模型(RSM)和双方程模型(RNGk-ε),分别配合混合多相流模型对气泡发生器内的流体进行了三维数值仿真,得到其内气相和液相的速度场、压强场的分布规律,从量化的角度对气泡发生器内部流体各种参数分布有了直接的认识。     

DWP重介质旋流器流场的数值模拟

选用雷诺应力湍流计算模型（RSM），对两种直径为1 300 mm的DWP型重介质旋流器的流场进行了数值模拟，并对结构参数和能耗进行了研究.对流场三维速度、压强、密度和空气柱的数值模拟研究表明，在旋流器内存在短路流现象；双入介DWP旋流器分选效果优于单入介DWP旋流器，处理能力高于单入介DWP旋流器，能耗比单入介DWP旋流器减少33%.     

基于CFD的矿用车辆冷却水泵空化数值模拟研究

以雷诺时均Navier-Stokes方程作为基本控制方程,利用计算流体动力学软件模拟矿用车辆发动机冷却水泵内部全流场,并进行了三维数值计算。对矿用车辆冷却水泵正常工况下的能量特性和空化性能进行了分析,对叶轮内不同空化状态下的空泡分布和叶片中间流线上载荷分布进行了对比。结果对改进矿用车辆冷却水泵的抗汽蚀性能,防止及减轻空化现象提供了理论依据。     

基于CFD的多锥段旋流器内部流场的数值模拟

针对疏浚泥浆中固体颗粒粒度小,粒级分布范围宽的特点,提出了一种新型的多锥段旋流器结构,并采用雷诺应力(RSM)湍流模型,应用Fluent软件对旋流器内部的三维流动进行了数值模拟,得到了压力场和速度场的分布规律。实验测试结果验证了数值模拟结果的正确性,为该类型旋流器进行进一步的优化设计提供了理论依据。     

圆柱旋流器液固两相流场的数值模拟

采用混合模型建立了圆柱旋流器内液固多相流动的数学描述,并用雷诺应力模型描述湍流,对圆柱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,得到了旋流器内不同截面上的速度分布和不同时间的体积分布状况。数值计算结果为前人的试验和理论总结提供了有力的支持,对旋流器的进一步研究有指导意义。     

三锥角水介旋流器锥体结构优化及数值模拟

为了考察三锥角水介旋流器的锥体分选特点,采用正交试验和计算流体力学的方法,对三锥角水介旋流器的锥体结构进行初步研究。首先通过正交试验探究不同角度锥体对粗煤泥分选效果的影响,在满足最大产率原则的条件下,得到较优的锥体参数。然后利用ICEM-CFD对三锥角水介旋流器的内部流场进行数值模拟,湍流相采用雷诺应力RSM模型,采用DPM离散相模型模拟三锥水介旋流器内颗粒运动,分析内部流场的压力、速度分布规律及固体颗粒运动轨迹,结果表明：三段锥体对分选效果都有影响,影响程度为一段锥体＞二段锥体＞三段锥体|一段锥体能够获得较低的精煤灰分,二段和三段锥体能在要求的灰分范围内保证较高的精煤产率。     

结构参数对水力旋流器分离性能的影响

采用雷诺应力模型对水力旋流器内水相流场进行了数值模拟,在此基础上利用颗粒随机轨道模型模拟泥沙颗粒相,在模型中考虑了颗粒由于湍流脉动而引起的扩散。并讨论了水力旋流器溢流管、底流管、筒体和锥角等结构参数对颗粒分离效率和压力降的影响。计算结果表明,不同结构参数的水力旋流器的颗粒分离效率和压力降有较大差别,在实际应用中,应根据不同要求选择合适参数的水力旋流器。     

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。     

基于响应曲面法的旋风分离器排气管优化研究

目前针对旋风分离器排气管的研究主要为排气管直径与内伸长度,为进一步优化排气管对旋风分离器性能的影响,基于计算流体动力学的数值模拟方法,应用雷诺应力模型、离散相DPM模型对Stairmand旋风分离器内部流场进行模拟,并采用响应曲面法对变量和目标函数进行优化设计分析。结果表明:当D_e/D=0.75、D_c/D=0.485、S/D=1.130时,分离效率较优化前增加了 4.72个百分点,压降较优化前降低了 6.27%,内部流场更加稳定,优化后的结构对2～4 μm粒径:的分离效率提高显著,4～10 μm各粒径的分离效率均在95%以上,对呼吸尘旋风分离器的结构优化具有参考价值。