基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究.pdf

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1、2011年第40卷第9期流体机械21文章编号：1005—0329(2011)09—0021—05基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究李丹，马贵阳，杜明俊，张朝阳(1．辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001；2．中国石油集团工程设计有限责任公司，河北任丘062552)摘要：针对旋风分离器内部流场的研究，采用数值模拟的方法模拟了分离器内固体颗粒的运动轨迹。通过分析不同粒径及人口速度对旋风分离器内固相颗粒运动轨迹的影响，探索了颗粒在旋风分离器中运动的物理机理，随后对旋风分离器的灰斗长度进行了优化。结果表明：颗粒在旋风分

2、离器中运动轨迹比较复杂，且同时受到入口速度和粒子半径的影响，相同粒径颗粒在不同入口速度下运动轨迹不同，且小粒径颗粒较容易受到人口速度的影响，旋风分离器在“标准”灰斗长度下的分离效率及分离性能最好。模拟结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。关键词：旋风分离器；数值模拟；粒径；轨迹中图分类号：TQ051．8“文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2011．09．005NumericalStudyforFlowFieldinaCycloneSeparatorBasedontheDiscre

3、tePhaseModelLIDan，MAGui．yang1,DUMing-jun，ZHANGChao．yang(1．LiaoningShihuaUniversity，Fushun113001，China；2．ChinaPetroleumEngineeringCo．，LED．，Renqiu062552，China)Abstract：Numericalsimulationmethodisusedtosimulatethemovementtrackofthesolidparticlesinacycloneforthestud

4、yofcycloneseparatorflowfield．Weadoptthediscretephasemodel(DPM)forsolidfield．Thephysicalmechanismfortheparti-clesmovementinacycloneseparatorisexploredbyanalyzingtheinfluenceofdifferentparticlesizeandinletvelocityonsolidparticlestrackinacycloneseparator．Thenthelen

5、gthofcyclonehopperwasoptimized．Theresultsshowthattheparticles’trackinacycloneseparatoriscomplex，anditisinfluencedbyinletvelocityandparticlessizeatthesametime．Thetrackofsanlesizeparticlesisdifferentatthecaseofdifferentinletvelocity，andsmallparticlesaleeasierinflu

6、encedbytheinletvelocity．Thesep—arationeficiencyandseparationperformanceofthecyclonein”standard”hopperlengthisbest．Thesimulationresultscouldprovidesometheoreticalguideforengineeringapplications．Keywords：cycloneseparator；numericalsimulation；particlesize；track1引言器的

7、单个部位对除尘效率的影响做了深人研究J。柳绮年等通过试验方法研究了旋风分离旋风分离器是一种除去输送介质气体中携带器内部流场，并得到流型图及经验关联式J。的固体颗粒杂质，达到气固分离，以保证管道及设数值模拟方法的出现为研究分离器内气固两备的正常运行的设备，由于其结构简单、分离效率相流动提供了工具。Grifths和Boysan等学者分高、维修方便等优点，在炼油、化工、动力等领域得别应用数值模拟的方法对旋风分离器的分离效率到广泛应甩。但由于其内部的流体流动为三维强及使用模型做了研究】。基于计算流体力学旋转和高强度湍流的两相流

8、运动，流动规律非常(CFD)软件，采用离散相模型对旋风分离器内流复杂，试验或解析的方法很难应用于研究其内部场进行了数值模拟，主要分析粒径和入口速度变流场。众多学者对其内部结构及分离效率进行了化对颗粒运动轨迹的影响，给出了颗粒在不同入研究¨J。Hoffmann等科研工作者针对旋风分离口速度下的轨迹图，讨论粒径变化对粒子轨迹的收稿日期