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旋风分离器内颗粒轨迹的数值模拟 被引量：56
1
作者 魏新利 张海红 +1 位作者 王定标 孟祥睿 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 2004年第3期14-17,59,共5页
采用数值模拟的方法研究旋风分离器内的颗粒运动:对单相流场采用湍流各向异性的雷诺应力模型,对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型;通过描述颗粒的运动轨迹,揭示了颗粒在旋风分离器中运动的物理机制.结果表明:颗粒的运动轨迹比... 采用数值模拟的方法研究旋风分离器内的颗粒运动:对单相流场采用湍流各向异性的雷诺应力模型,对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型;通过描述颗粒的运动轨迹,揭示了颗粒在旋风分离器中运动的物理机制.结果表明:颗粒的运动轨迹比较复杂,且带有很大的随机性;尤其是小粒径颗粒,受气流湍动影响显著,即使是粒径、入射位置相同,其运动轨迹也各不相同,最终的位置也不同;小粒径颗粒更容易受二次涡流影响,从而降低分离器的效率;另外,还模拟出了上灰环、排气管短路流及排尘口返混等影响分离效率的几种现象,为进一步研究旋风分离器的分离机理理论及实验研究打下基础. 展开更多
关键词 旋风分离器 颗粒轨迹 数值模拟 耦合 运动方程
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旋风分离器内三维紊流场的数值模拟 被引量：46
2
作者 毛羽 庞磊 +1 位作者 王小伟 吴德飞 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期1-6,共6页
用数值模拟方法计算了一种单蜗入口旋风分离器内的紊流过程。对紊流的处理分别采用了标准的κ-ε二方程模型和Reynolds应力输运模型。与实测速度分布对比结果表明:Reynolds应力模型计算结果与实测值吻合较好,κ-ε二方程模型计算结果与... 用数值模拟方法计算了一种单蜗入口旋风分离器内的紊流过程。对紊流的处理分别采用了标准的κ-ε二方程模型和Reynolds应力输运模型。与实测速度分布对比结果表明:Reynolds应力模型计算结果与实测值吻合较好,κ-ε二方程模型计算结果与实测值吻合较差,可以将Reynolds应力模型作为研究旋风分离器分离性能、能量损耗的工具。这主要由于旋风分离器内部的流动是三维强旋流,而在κ-ε二方程模型中作了紊流各向同性的假设。因此,适当选用紊流模型后,数值模拟方法对强旋流或大曲率流动可以给出令人满意的结果。 展开更多
关键词 旋风分离器 数值模拟 粘性流体 湍流 模型 三维紊流场
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旋风分离器旋进涡核的数值模拟 被引量：60
3
作者 吴小林 熊至宜 +1 位作者 姬忠礼 时铭显 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期383-390,共8页
采用雷诺应力模型对旋风分离器内三维非稳态流场进行了模拟计算。结果表明,旋风分离器全空间内都存在旋进涡核现象。对旋进涡核现象和旋进涡核中心的运动规律进行了详细的描述,分析了不同轴向位置的旋进涡核区域内不同点的速度波动幅值... 采用雷诺应力模型对旋风分离器内三维非稳态流场进行了模拟计算。结果表明,旋风分离器全空间内都存在旋进涡核现象。对旋进涡核现象和旋进涡核中心的运动规律进行了详细的描述,分析了不同轴向位置的旋进涡核区域内不同点的速度波动幅值和频率,得到了旋进涡核影响范围以及速度波动规律;通过分析旋进涡核中心的运动频率,得到了旋进涡核出现的强度。模拟结果与采用热线风速仪以及激光粒子成像技术(PIV)测定的实验结果基本吻合。研究结果可以分析旋进涡核对分离效率和压降的影响。 展开更多
关键词 旋风分离器 旋进涡核 数值模拟
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旋风分离器中气相流动特性及颗粒分离效率的数值研究 被引量：41
4
作者 黄兴华 王道连 +1 位作者 王如竹 张吉光 《动力工程》 CSCD 北大核心 2004年第3期436-441,共6页
采用Fluent软件对一切向进口旋风分离器内的气相流场和颗粒分离效率进行了三维数值研究。用RNG(重整化群)k-ε模型模拟气相紊流特性。研究表明,分离器内气流的切向速度分布呈复合双层结构;轴向速度方向在内外层分布不同,外层向下,内层向... 采用Fluent软件对一切向进口旋风分离器内的气相流场和颗粒分离效率进行了三维数值研究。用RNG(重整化群)k-ε模型模拟气相紊流特性。研究表明,分离器内气流的切向速度分布呈复合双层结构;轴向速度方向在内外层分布不同,外层向下,内层向上,但部分断面轴心处的轴向速度出现了下降流动特征。流场的计算结果与实验结果进行了对比,表明RNGk-ε模型能较好地模拟分离器内的强旋流场。采用拉格朗日模型对固相颗粒的轨迹进行了模拟,研究了颗粒的进口位置、进口速度以及分离器排气管直径对分离效率的影响,表明颗粒进口位置和进口速度对颗粒的分离效率有较大影响;排气管直径越小,颗粒相分离效率越大,但当排气管直径减小到一定幅度时,效率提高的幅度减小。 展开更多
关键词 动力机械工程 旋风分离器 数值研究 拉格朗日模型 分离效率
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旋风分离器流场的数值计算方法研究 被引量：48
5
作者 魏新利 张海红 王定标 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 2005年第1期57-60,共4页
利用计算流体力学软件FLUENT,分别采用k-ε标准模型、RNGk-ε模型和RSM模型湍流模型及不同离散方式对旋风分离器的流场进行了数值模拟研究.通过模拟结果与前人实测结果的对比,确定出了适合旋风分离器的数值计算方法.结果表明:湍流模型... 利用计算流体力学软件FLUENT,分别采用k-ε标准模型、RNGk-ε模型和RSM模型湍流模型及不同离散方式对旋风分离器的流场进行了数值模拟研究.通过模拟结果与前人实测结果的对比,确定出了适合旋风分离器的数值计算方法.结果表明:湍流模型采用各向异性的RSM模型,离散方式采用对流项的QUICK格式和压力梯度项的PRESTO格式,才能获得合理的流场模拟结果该结论为旋风分离器流场的数值模拟及进一步的结构优化设计提供了参考依据. 展开更多
关键词 QUICK格式 离散 RNG 数值计算方法 RSM 标准模型 湍流模型 实测结果 结构优化设计 对流
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新型管柱式气液旋流分离器 被引量：33
6
作者 曹学文 林宗虎 +1 位作者 黄庆宣 寇杰 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期71-75,共5页
管柱式旋流分离器是一种带有倾斜切向入口及气体、液体出口的垂直管。它依靠旋流离心力实现气、液分离 ,与传统容器式分离器相比 ,具有结构紧凑、重量轻、投资节省等优点 ,是替代传统容器式分离器的新型分离装置。在气液两相旋流分析的... 管柱式旋流分离器是一种带有倾斜切向入口及气体、液体出口的垂直管。它依靠旋流离心力实现气、液分离 ,与传统容器式分离器相比 ,具有结构紧凑、重量轻、投资节省等优点 ,是替代传统容器式分离器的新型分离装置。在气液两相旋流分析的基础上 ,建立了预测分离性能的机理模型 ,该模型包括了入口分离模型、漩涡模型、气泡及液滴轨迹模型 ;依据机理模型 ,提出了管柱式旋流分离器工艺设计技术指标和工艺设计步骤 ;计算示例显示分离机理模型是合理的 ,适于工程设计。 展开更多
关键词 管柱式 气液旋流分离器 两相流动 分离机理 模型
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用RSM模拟旋风分离器内的三维湍流流场 被引量：36
7
作者 刘淑艳 张雅 王保国 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期377-379,383,共4页
为了选择更适合于旋风分离器流场数值模拟的湍流模型,采用多种湍流模型对旋风分离器的内流场进行数值模拟,并将计算值与试验值进行比较.结果显示:采用RSM(雷诺应力模型)得到的结果比采用标准k-ε模型的更贴近实验值,更适合用于强旋流流... 为了选择更适合于旋风分离器流场数值模拟的湍流模型,采用多种湍流模型对旋风分离器的内流场进行数值模拟,并将计算值与试验值进行比较.结果显示:采用RSM(雷诺应力模型)得到的结果比采用标准k-ε模型的更贴近实验值,更适合用于强旋流流场的数值模拟,揭示了强旋流所具有的涡结构及各向异性的特点;采用雷诺应力模型及曲线坐标系下的SIMPLEC算法可以计算湍流各向异性的复杂三维流场. 展开更多
关键词 旋风分离器 雷诺应力模型 SIMPLEC算法 各向异性
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旋风分离器三维强旋湍流流动的数值模拟 被引量：34
8
作者 胡瓅元 时铭显 +1 位作者 周力行 张健 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1501-1504,1508,共5页
为优化旋风分离器设计,将改进了Reynolds应力方程压力应变项的产生项和对流项的各向同性化模型与壁面效应模型结合,加入到FLUENT6.0软件平台上,对蜗壳式旋风分离器内三维强旋湍流流动进行了数值模拟。结果表明:在分离空间和灰斗内,预报... 为优化旋风分离器设计,将改进了Reynolds应力方程压力应变项的产生项和对流项的各向同性化模型与壁面效应模型结合,加入到FLUENT6.0软件平台上,对蜗壳式旋风分离器内三维强旋湍流流动进行了数值模拟。结果表明:在分离空间和灰斗内,预报值与实测值吻合较好,表明数值模拟的合理性;在环形空间内预报值也与实测值接近,流动有明显的非轴对称性;在排气管内预报值与实测值一致性较差,表明湍流模型尚有待改进。 展开更多
关键词 旋风分离器 湍流流动 数值模拟
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蜗壳式旋风分离器内流场的特点 被引量：39
9
作者 姬忠礼 时铭显 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 1992年第1期47-53,共7页
用五孔探针和热线风速仪测定了蜗壳式旋风分离器内的速度场和压力场,分析了上部入口结构、芯管插入深度和锥体长度对流场的影响.测定表明,蜗壳式旋风分离器内流场是一个非轴对称的三维湍流场.上部环形空间内有明显的顶部二次流存在,因... 用五孔探针和热线风速仪测定了蜗壳式旋风分离器内的速度场和压力场,分析了上部入口结构、芯管插入深度和锥体长度对流场的影响.测定表明,蜗壳式旋风分离器内流场是一个非轴对称的三维湍流场.上部环形空间内有明显的顶部二次流存在,因而形成上灰环.芯管末端附近有较大的向心径向速度,呈短路流现象.在锥体下部有较大的偏心流,因而造成排尘口处粉尘返混,降低分离效率.斜底入口结构的旋风分离器可以减少二次流的流量,增加环心空间的径向速度,而对下部流场影响很小.芯管插入深度对芯管末端附近的径向分布有影响,而对短路流量影响很小. 展开更多
关键词 旋风分离器 气体流动 二次流
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蜗壳式旋风分离器环形空间流场的研究 被引量：34
10
作者 魏耀东 燕辉 时铭显 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2000年第11期46-50,共5页
流场测量表明蜗壳式旋风分离器环形空间的速度场和静压场是非轴对称的 ,存在着切向速度的增高区 (0～ 1 80°,以入口处为 0°)和降低区 (1 80～ 360°)及相对应的静压分布降压区和增压区。在升气管管壁表面附近存在有低速... 流场测量表明蜗壳式旋风分离器环形空间的速度场和静压场是非轴对称的 ,存在着切向速度的增高区 (0～ 1 80°,以入口处为 0°)和降低区 (1 80～ 360°)及相对应的静压分布降压区和增压区。在升气管管壁表面附近存在有低速的“滞流层”。蜗壳式旋风分离器环形空间的这种流场分布对颗粒在环形空间的运动过程和旋风分离器性能有重要影响。 展开更多
关键词 蜗壳式 旋风分离器 环形空间流场 流体流动
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论水力旋流器流场数值模拟中湍流模型的选择 被引量：36
11
作者 梁政 吴世辉 任连城 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期119-121,共3页
在水力旋流器数值模拟研究的过程中,湍流模型的选择非常重要。对同一水力旋流器在相同参数条件下分别选择不同湍流模型进行了模拟,并将模拟结果与实验结果进行了对比。由于RSM模型(The Reynolds Stress Model)尽可能多地考虑了影响雷诺... 在水力旋流器数值模拟研究的过程中,湍流模型的选择非常重要。对同一水力旋流器在相同参数条件下分别选择不同湍流模型进行了模拟,并将模拟结果与实验结果进行了对比。由于RSM模型(The Reynolds Stress Model)尽可能多地考虑了影响雷诺应力的因素,特别适合于模拟高速旋转流体,只要处理合理,模拟结果与实验测试结果的误差一般不超过10%;而κ-ε模型的模拟结果与实验测试结果相差太大,不适用于水力旋流器流场模拟。因此,在设计研究各种类型的水力旋流器时,首先推荐采用RSM模型模拟水力旋流器流场,根据工程目标,对水力旋流器结构进行优化设计,减少物理模型的实验,缩短研发周期,降低研发成本。 展开更多
关键词 旋流分离器 数值模拟 数学模型 选择
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温度对旋风分离器分离性能影响的数值研究 被引量：29
12
作者 钱付平 章名耀 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期253-257,277,共6页
对不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率进行了数值研究。在数值预测时,气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型来模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹。给出了不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率,并与实验数据以... 对不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率进行了数值研究。在数值预测时,气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型来模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹。给出了不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率,并与实验数据以及经验模型的数据进行了比较。结果表明:压力损失和分离效率都随着温度的升高而降低,相对于经验模型而言,数值计算和实验数据吻合得更好。 展开更多
关键词 动力机械工程 旋风分离器 温度 分离性能 数值研究
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气-液旋流分离技术应用的研究进展 被引量：31
13
作者 金向红 金有海 +1 位作者 王建军 王振波 《化工机械》 CAS 2007年第6期351-355,357,共5页
从技术应用、流场测定、流动机理模型理论和计算流体动力学(CFD)模拟等方面综述了国内外气-液旋流分离器的研究进展状况,介绍了国内外最新研制应用的气-液旋流分离器的结构形式、流动特性和理论依据。对气-液旋流分离技术研究发展中遇... 从技术应用、流场测定、流动机理模型理论和计算流体动力学(CFD)模拟等方面综述了国内外气-液旋流分离器的研究进展状况,介绍了国内外最新研制应用的气-液旋流分离器的结构形式、流动特性和理论依据。对气-液旋流分离技术研究发展中遇到的问题进行了分析,指出研究方向并展望了其应用前景。 展开更多
关键词 气液分离 旋流分离器 机理模型 数值模拟
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激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究 被引量：20
14
作者 吴飞雪 董守平 时铭显 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 2000年第6期72-76,共5页
将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为... 将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法 ,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。 展开更多
关键词 旋风分离器 颗粒浓度分布 激光成像技术 测量
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新型天然气超音速脱水净化装置现场试验 被引量：33
15
作者 蒋文明 刘中良 +4 位作者 刘恒伟 张新军 张建 宋辉 鲁树东 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期136-138,共3页
传统的天然气脱水技术存在处理量小、设备占用空间大、投资高、维护工作量大等缺点。2000年壳牌公司最先将超音速脱水技术用于天然气处理。它利用天然气在超音速状态下的蒸气冷凝现象进行天然气脱水，将膨胀机、分离器和压缩机的功能集... 传统的天然气脱水技术存在处理量小、设备占用空间大、投资高、维护工作量大等缺点。2000年壳牌公司最先将超音速脱水技术用于天然气处理。它利用天然气在超音速状态下的蒸气冷凝现象进行天然气脱水，将膨胀机、分离器和压缩机的功能集中于一体。该装置具有无运动部件、结构简单可靠、无需人员职守、制造运行成本低等优点。2003年中国石化胜利油田和北京工业大学在国内率先开展了超音速分离管的研发工作，相继完成了基础理论研究、数值模拟研究、室内试验研究，近来又进行了现场试验研究，为超音速脱水工业化的可行性进行了验证。试验发现：超音速分离管进出口天然气露点降最大逾35℃，最小逾10℃；分离管的产液量为17mL／m^3，整个系统的产液量在28～40mL／m^3。该系统不仅有效地降低了天然气的水露点还可进行轻烃回收工作。 展开更多
关键词 超音速 气体脱水 旋流分离器 露点 轻烃回收 现场试验
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CFBC旋风分离器气固两相流数值模拟与优化 被引量：20
16
作者 蒲舸 张力 辛明道 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期268-270,共3页
气相利用Euler坐标系下的K-ε／RNG双方程湍流模型,颗粒相采用拉格朗日坐标系下的随机轨道模型,考虑双向耦合,对CFBC旋风分离器中较高浓度气固两相流动进行数值模拟,结果表明:采用入口加速段将气固两相流加速到合适的速度,对提高分离效... 气相利用Euler坐标系下的K-ε／RNG双方程湍流模型,颗粒相采用拉格朗日坐标系下的随机轨道模型,考虑双向耦合,对CFBC旋风分离器中较高浓度气固两相流动进行数值模拟,结果表明:采用入口加速段将气固两相流加速到合适的速度,对提高分离效率有重要作用。排气管向产生离体涡旋区方向偏移适当距离,有助于减少涡旋区,改善流场, 减少阻力。虽然收缩锥体有利于形成向上旋流,但对颗粒捕获也有不利的一面。 展开更多
关键词 旋风分离器 气固两相流 数值模拟
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蜗壳式旋风分离器气相流场的非轴对称特性的模拟 被引量：32
17
作者 宋健斐 魏耀东 时铭显 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1397-1402,共6页
采用Fluent软件提供的雷诺应力模型(RSM)对蜗壳式旋风分离器内气相流场进行了数值模拟,重点考察流场的非轴对称特性.模拟结果表明旋风分离器环形空间的流场呈现明显的非轴对称分布;筒体空间和锥体空间的流场也存在一定的非轴对称性.旋... 采用Fluent软件提供的雷诺应力模型(RSM)对蜗壳式旋风分离器内气相流场进行了数值模拟,重点考察流场的非轴对称特性.模拟结果表明旋风分离器环形空间的流场呈现明显的非轴对称分布;筒体空间和锥体空间的流场也存在一定的非轴对称性.旋风分离器流场的非轴对称性是由于其入口结构不对称产生的,其主要特点是沿轴向气流的旋转中心与旋风分离器的几何中心不重合,旋转中心偏离几何中心的距离和方位在不同的轴向位置而不同,最大约为0.07R.由于气流旋转中心偏离旋风分离器的几何中心,使参考几何中心的径向速度分布呈现明显的非轴对称性,一部分向内,一部分向外. 展开更多
关键词 FLUENT RSM 旋风分离器 流场 非轴对称
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用改进的RNG κ-ε模型模拟旋风分离器内的强旋流动 被引量：32
18
作者 王江云 毛羽 +1 位作者 刘美丽 王娟 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期8-13,共6页
在RNGκ-ε模型的基础上,对模型常数和近壁面处理方法加以改进,并将其应用于旋风分离器内强旋湍流流动的数值模拟。将计算结果与RNGκ-ε模型、Reynolds应力输运模型(RSM)的计算结果及实验数据进行比较。随后采用欧拉-拉格朗日模型(湍... 在RNGκ-ε模型的基础上,对模型常数和近壁面处理方法加以改进,并将其应用于旋风分离器内强旋湍流流动的数值模拟。将计算结果与RNGκ-ε模型、Reynolds应力输运模型(RSM)的计算结果及实验数据进行比较。随后采用欧拉-拉格朗日模型(湍流模型为RSM)和欧拉-欧拉模型(湍流模型为改进的RNGκ-ε模型)分别对旋风分离器内的气、固两相流动进行计算,考察了旋风分离器内颗粒浓度的分布特点。结果表明,改进的RNGκ-ε模型和RSM对旋风分离器内流场分布的预测结果与实验结果比较吻合,且前者所需计算时间大大缩短,更适合工业应用。使用改进的RNGκ-ε湍流模型的欧拉-欧拉多相流模型可以重现旋风分离器内的气、固两相流动特点,并应用于旋风分离器的优化设计。 展开更多
关键词 旋风分离器 湍流模型 两相流模型 颗粒浓度分布 数值模拟
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旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟 被引量：26
19
作者 宋健斐 魏耀东 时铭显 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期90-94,104,共6页
采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空间内颗粒浓度分布进行了数值模拟。结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区。颗粒捕集区的颗粒在器壁表... 采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空间内颗粒浓度分布进行了数值模拟。结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区。颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸。旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区。模拟结果与实验数据吻合较好。 展开更多
关键词 旋风分离器 颗粒浓度 灰带 颗粒随机轨道模型 改进的雷诺应力模型
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用应力模型计算旋风分离器的流场 被引量：11
20
作者 林玮 王乃宁 《华东工业大学学报》 1996年第3期7-12,19,共7页
采用一种适合于强旋流的代数应力湍流模型对旋风分离器的流场进行了数值模拟，结果揭示了强旋流中湍流各向异性的特点。
关键词 旋风分离器 湍流模型 数值模拟
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