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旋风分离器内气固两相流流场数值模拟

宋勇  
【摘要】:旋风分离器是一种利用气固两相流体的旋转运动使固体颗粒在离心力的作用下从气流中分离出来的设备。它具有结构简单,维护方便,耐高温,造价低等优点。在环保、粉体、石油、化工、冶金、材料等许多领域有着广泛的应用。 本文利用计算流体力学软件FLUENT对CLT/A型旋风分离器进行了数值模拟。 首先,对旋风分离器内温度场进行模拟,分析旋风分离器内部的温度场分布情况。 其次,在温度场模拟的基础上对旋风分离器内部流场进行数值模拟。气相流场模拟是下一步两相流模拟的基础,因此保证高质量的结构化网格,采用基于各向异性的湍流模型(RSM)的同时,相应采用QUICK差分格式和PRESTO压力插补格式进行数值模拟计算,分析研究了分离器内部气相速度分布、压力分布及压力损失、流场湍流分布、雷诺应力及二次流现象。 第三,对旋风分离器内部的气固两相流进行模拟分析。采用离散相随机轨道模型和相间耦合模拟的方法对旋风分离器内部的固相颗粒进行模拟,经过分析研究得到了分离器内颗粒运动轨迹、气相流场对颗粒相的影响,入口速度、流量、颗粒浓度等操作参数对分离效率性能的影响。 最后,分析了排气管管径、排气管插入深度等结构参数对分离性能的影响,在此基础上对CLT/A型旋风分离器进行了结构优化,再次模拟,对改进前后的分离器的性能进行了比较。模拟结果表明改进后的旋风分离器比改进前旋风分离器性能有较大的提高,验证了优化的可行性。


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