减阻杆对螺旋型旋风分离器阻力特性影响的数值模拟.pdf

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1、18FLUIDMACHINERYVo1．38，No．10，2010文章编号：1005—0329(2010)10—0018～05减阻杆对螺旋型旋风分离器阻力特性影响的数值模拟敖龙。王灿星(浙江大学，浙江杭州310027)摘要：利用数值模拟方法对安装减阻杆和不安装减阻杆的螺旋型旋风分离器的流场进行了分析，结果表明，在旋风分离器简体中心安装尺寸合适的减阻杆可以达到很好的减阻效果，如果尺寸不合适反而会增加旋风分离器的阻力损失，并通过对速度、压力分布的分析解释了其原因。关键词：螺旋型旋风分离器；减阻杆；数值模拟中图分类号：T

2、B65文献标识码：Ad0i：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．10．004NumericalSimulationoftheEfectofaReducingPressureDropStickinaSpiralCycloneAOLong，WANGCan-xing(ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Bothflowfieldsofthespiralcyclonewithandwithoutareducingpressuredrops

3、tickarecomputedandanalyzedbyuseofnumericalsimulation，thesimulatingresultsshowthatifastickwithpropersizeissettledinthecenterofthecyclone，itcanreducethepressuredropeficiently，onthecontrary，ifthesizeisnotproperitcanincreasethepressuredrop，thereasonofpres—suredrop

4、decreaseorincreaseisexplainedthroughtheanalysisofstaticpressureandvelocitydistribution．Keywords：spiralcyclone；reducingpressuredropstick；numericalsimulation1前言的压力损失要占分离器总压力损失的一半左右，而压力损失是衡量旋风分离器分离性能的主要指螺旋型旋风分离器是一种新型结构的旋风分标，所以能否减小分离器简体中心区域的压力损离器。由于采用了阿基米德连续螺旋线型结构

5、，失是提高分离器有效能利用率的一个关键所这种旋风分离器可以使气体在分离空间内充分形在。对于一般形式的旋风分离器的减阻分析成切向流场，减小径向流的汇流作用，而且能够在已有很多学者做了相关研究，而对于螺旋结构的一定程度上避免流场中的次流产生的不利影旋风分离器的减阻分析，相关的研究还比较响⋯。实验已证明，和普通旋风分离器相比它具少J。本文利用数值模拟方法研究减阻杆对螺有体积小、高度低、气体阻力低、收尘效率高等优旋型旋风分离器压力损失的影响。点。虽然螺旋型旋风分离器特殊的结构形式与普2几何模型建立通旋风分离器相比有一定的优

6、势，但其仍无法克服由于筒体中心区域复杂流动所造成的大量压力计算所用的螺旋型旋风分离器的结构如图1损失。研究表明螺旋型旋风分离器简体中心区域所示，其型线为阿基米德螺旋线，可用极坐标下的收稿日期：2010一叭一282010年第38卷第10期流体机械19方程r：k×O表示。计算中为了得到更稳定的流它通常只能给出像刚体旋转一样的切向速度分场，建立模型时对人口部分和出口部分采取了加布，而不是实测的近似兰金涡分布。RSM模型长处理。本文所用的减阻杆为圆柱形，减阻杆安放弃了各项同性的涡粘假设，相对k-s模型能够装在筒体中心位置。

7、更好的反映旋风分离器内的三维强旋流运动。基于以上原因本文采用RSM模型进行螺旋型旋风分离器的数值模拟研究。雷诺应力模型表达式为：詈(一+杀(_P“u：)=D”+P+仃+f(5)式中D——应力扩散项P——剪力产生项仃——压力应变项——应力耗散项3．3网格划分网格的质量是影响数值模拟精度的重要因素。划分网格时将分离器分成3个部分：进口段图1螺旋型旋风分离器结构示意和进口加长段、螺旋通道段、简体中心部分和出口段。进口段和进口加长段、螺旋通道段均采用了3数值模拟方法六面体结构化网格，筒体中心部分和出口段采用了混合网格。靠近

8、减阻杆壁面区域进行了适当的3．1控制方程及边界条件加密。由于减阻杆尺寸是变化的，所以每次划分旋风分离器内流场可以看作不可压定常流时网格数量并不相同，但每次都保证适当数量的动，其雷诺时均化的控制方程为：网格以达到计算所需精度。减阻杆直径为60mm连续性方程：时的计算网格如图2、3所示。0ui3．4离散格式及算法：0(1)控制方程的离散采用了有限体积法(FVM)