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《重介質(zhì)旋流器流場的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、重介質(zhì)旋流器流場的數(shù)值模擬摘要：利用計算流體力學(xué)分析的軟件對重介質(zhì)旋流器的內(nèi)部流場進行研究和分析。通過對切向和軸向速度分量、壓力分布特性和流量進行模擬、分析，為進行小直徑重介質(zhì)旋流器的試驗研究作了有益的嘗試?！ ￡P(guān)鍵詞：旋流器；模型；數(shù)值模擬；流場 ?。篢D455+.7：A：2095-6835（2014）11-0064-01 重介質(zhì)旋流器的幾何結(jié)構(gòu)對分選性能的影響很大，幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化可有效提高重介質(zhì)旋流器的分選效率。影響重介質(zhì)旋流器分選性能的結(jié)構(gòu)因素很多，但是，由于試驗條件的限制和試驗誤差的存在，通過實際試驗研究對旋流器結(jié)構(gòu)尺寸進行優(yōu)化，不但費用昂貴，而且費時、費力
2、。輔助以理論分析、計算和流場模擬等方法來研究旋流器內(nèi)部流體流動規(guī)律和結(jié)構(gòu)尺寸變化對分離性能和壓力特性的影響等，可以極大地縮短研究周期和試驗費用，并獲取更完整的重介質(zhì)旋流器內(nèi)部的流動狀態(tài)和其他相關(guān)信息?！ ?數(shù)值模擬前期條件 1.1模擬軟件 目前，全世界大約有30多種計算流體學(xué)分析的商業(yè)軟件包，國內(nèi)常用的有FLUENT、CFX、ANSYS軟件等。在工程模擬中，較常用的是FLUENT軟件。本文采用FLUENT6.3軟件對旋流器內(nèi)流場進行模擬?！ ?.2湍流模型選型 國內(nèi)對旋流器的數(shù)值模擬研究主要集中在K-ε模型的研究上，它分為標準K-ε模型、RNGK-ε模型和RSM模型
3、。綜合之前的研究情況，本文采用大漩渦模擬（LES）。 2數(shù)值模擬結(jié)果及分析 2.1切向速度分量 在旋流器內(nèi)任取3個截面，模擬結(jié)果為：切向速度由內(nèi)向外先迅速增大，然后又減小。在切向速度分布中出現(xiàn)了雙峰現(xiàn)象，切向速度的雙渦結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出了旋流器內(nèi)部流場是由內(nèi)部準強制渦與外部準自由渦組成的組合渦。切向速度方向的一致性證明了旋流器內(nèi)外螺旋的方向是一致的。以最大速度點為界，速度場分為內(nèi)旋流區(qū)和外旋流區(qū)兩部分。雖然該模型大致模擬出了這種結(jié)構(gòu)，但是卻夸大了準強制渦的范圍，而且各個截面上的最大切向速度值點所在的位置不一致。出現(xiàn)這種結(jié)果的主要原因是X格的劃分，這與所采用的湍流模型本身也有
4、直接關(guān)系。旋流器的切向速度分布呈現(xiàn)出典型的Rankine組合渦形態(tài)?！ ?.2軸向速度分量 在旋流器內(nèi)任取3個截面，3個截面均是靠錐段上部區(qū)域。從模擬結(jié)果中可以看出，軸向速度在接近旋流器器壁處方向向下，沿著朝向旋流器軸心方向逐漸減小。速度曲線通過零位后改變方向，開始上升，數(shù)值逐漸增大。另外，需特別注意的是， 在零軸速包絡(luò)面（LZVV）附近有一個低速區(qū)，這是因為有閉環(huán)渦流存在。這個區(qū)域內(nèi)的固相顆粒只能沿徑向向中心運動進入內(nèi)旋流，而不能運動到旋流器錐部下方被分離。這說明，此區(qū)是個“低效區(qū)”，進入其中的固相顆粒難以被分離，除非在上升到旋流器上部柱段時，它又能靠離心力進入待分
5、離懸浮流進行再次分離。但這些有待于作進一步的研究，只有研究后才能知道這個“低效區(qū)”能否被取消或減小?！ ?.3流量比較 根據(jù)前面的試驗實測值，取入料口速度為4.5m/s，使用FLUENT軟件進行單相模擬數(shù)值計算，結(jié)果詳.其中，在實測值中，入料口速度是通過流量和入料口面積計算所得，模擬值中入料口速度為設(shè)置值。 在相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)下，清水運行結(jié)果、帶介運行結(jié)果和模擬值之間都存在不小的差異。這是由于在數(shù)值模擬過程中各種科學(xué)假設(shè)和試驗誤差造成的。所以，在對旋流器定量研究中，一方面需要更為精確地檢測設(shè)備和方法，以減小試驗誤差，并得到更為真實的模擬設(shè)置值；另一方面，在數(shù)值模擬中，有
6、待使用更加合理的科學(xué)假說和更精確的流態(tài)模型來進行運算。 3結(jié)論 應(yīng)用FLUENT軟件對小直徑重介質(zhì)旋流器的內(nèi)部流場、壓力場進行數(shù)值模擬計算。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，大漩渦模擬（LES）模型完全可以實現(xiàn)對旋流器流場的精確模擬。盡管目前數(shù)值模擬只能大體反映流場的某些情況，且部分計算值還存在相當大的偏差，但是，對旋流器性能的研究還是要通過試驗獲得相關(guān)信息的。計算流體力學(xué)的數(shù)值模擬為旋流器的研究、發(fā)展開辟了一條讓人無限憧憬的路。隨著計算機技術(shù)的進步和對旋流器流場、流體的流變特性的深入研究，數(shù)值模擬必將為旋流器的研究作出巨大的貢獻?！ 簿庉嫞喊诐崱?/p>
