基于响应曲面法的泥沙分离器的数值模拟.pdf

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1、机械设计与制造第8期124MachineryDesign&Manufacture2015年8月基于响应曲面法的泥沙分离器的数值模拟张力，张城熙(兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050)摘要：针对泥沙分离器的溢流口，底流口，锥度对分离效率有着不同的影响，但是各结构之间存在相互作用的非线性问题。拟提出响应曲面法解决各个参数之间相互作用的问题来提高分离效率。采用计算流体力学对高浓度水沙空气三相三维流动进行模拟研究，用响应面法分析旋流器各个参数对分离效率的影响。分析表明：旋流器的锥度对分离效率的影响近似为抛物

2、线，溢流口与底流口有相互影响。根据响应面法拟合分离效率与结构参数之间的非线性函数方程并获得最优值，同时优化后的旋流器具有压力场分布均匀，压力梯度较小，颗粒更容易进入外旋流被分离，从而有效的提高内部流场稳定性以及分离效率。关键词：泥沙分离器；数值模拟；最大切线速度；响应面法；分离效率中图分类号：TH16；$275文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08—0124—04NumericalSimulationofSedimentSeparatorBasedontheResponseSurfaceM

3、ethodologyZHANGLi，ZHANGCheug-xi(SchoolofMechanicalandElectricalEngineeringLanzhouUniversityofTechnology，GansuLanzhou730050，China)Abstract：Accordingtotheoye0，unde0andtaper，whichharedifferentinfluenceontheseparationefficiencyaboutthesiltseparator．buttherearet

4、henonlinearproblemstheinteraction．ItproposesthemethodofRSMtOsolvetheproblemofnonlinearinterartionamongvariousparameters，theCFDwasusedtosimulatethehighconcentrationwater-sand—airthree-phaseflowinahydrocyelone．UsingtheRSM，豇analysestheinfluenceamongvariouspara

5、meters，theresuhshowsthattheeffectsoftaperontheseparationefficiencyapproximatetheparaboliccurveandthereismutualinfluenceoreflowandundeoqowport．Thenonlinearfunctionequationbetweentheseparationefficiencyandthestructuredparametersobtaintheoptimalparameters，itun

6、derstandsthatthepressurefieldoftheimprovedcycloneisevenlydistributed，andthepressuregradientissmallandthepaniclesareeasytogotooutervortexandseparate，obtainingthebeststructureimprovingthestabilityofinternalflowfieldandseparationeficiency．KeyWords：SiltSeparato

7、r；NumericalSimulation；MaximumTangentialVelocity；ResponseSurfaceMethod；Separ-ationEficiency解决非线陛问题，—些学者提出了以统计数学理论为基础的相应面1引言法来解决复杂的非线性优化问题，文献睬用响应面法解决了复杂泥沙分离器利用离心分离原理对几种互不相溶的介质进行分的车辆车员碰撞问题，包括车体的正面影响和扭转模态分析建模和离，因其结构简单、无运动部件等优点而广泛应用于石油、农业节水等领域。为提高泥沙分离器分离效率，对其进行结

8、构优化与研究。由参数优化，最终显著降低了总成本。文献睬用响应面法解决了增加于计算流体力学只能模拟其分离过程和结果，通常优化的措施是改耐撞陛，减少车辆重量的结构优化。响应面法已经广泛应用于汽车变单一的结构因素进行数值模拟，根据分离过程和结果提出进一步飞机等结构优化没计中，而应用响应面法在泥沙分离器优化方面优化结构的措施，文献寸旋流分离器数值模拟过程中，采用六面体的研究很少，因此尝试应用响应面法的优点来