水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证

以直径为140mm水力旋流器作为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内部流场进行数值模拟,并对所建立的模型进行激光粒子图像测速(PIV)实验验证。基于数值模拟和实验结果,分析了旋流器内部压力、切向速度、轴向速度和径向速度的分布。利用PIV技术对旋流器内部流场进行测量,考察了不同入口速度下旋流器圆柱段区域瞬态速度场。通过对比数值计算与测试结果表明:CFD模拟可以有效预测水力旋流器内部流场分布,帮助探索旋流器内的流动状态和分离机理;利用PIV技术测量旋流器内部流动特性和速度分布,其测量结果与CFD计算结果吻合良好,验证了数值模型的准确性。     

基于稳定流场的水力旋流器入料口直径设计

水力旋流器入料口的最优尺寸尚无明确评价标准.基于数值试验方法,考察了入料口直径对流场特性和分离性能的影响,提出了一种基于内部稳定流场的入料口直径设计方法.结果表明,入料口直径的下限可根据能量消耗确定,当入料口直径低于下限时,流体碰撞加剧促使部分压力能转化为内能,外侧自由涡区域呈现出类似强制涡的特性.入料口直径的上限可根...     

基于黄河水泥沙分离的水力旋流器的溢流性能研究

从理论出发,通过影响溢流固相浓度的两大因素底流固相浓度和分流比所进行的对比实验,定性地总结出了溢流固相浓度的变化规律,以便提高黄河水泥沙分离过程中水力旋流器的溢流性能.实验分析表明,在黄河水泥沙分离过程中,寻求最优的底流口直径是提高水力旋流器性能最有效的途径.     

水力旋流器主要参数对分离精度的影响

研究影响水力旋流器分离精度的诸多因素,是提高分离效率的重要途径之一。采用四因素三水平完全正交实验法,分析底流口直径ds、溢流口直径do、溢流管插入深度ho、给料压力p及它们相互间的一阶交互作用对水力旋流器分离精度的影响。结果表明:当ds为10 mm,do为19 mm,ho为50 mm,p为0.07 MPa时是分离精度最优的组合方案。     

单锥水力旋流器的迁移率模型

根据Bloor和Ingham建立的内流场模型，对流体质点的运动轨迹进行了分析，从而建立了实用的迁移率与分离效率。该模型中不需要用实验数据拟合待定系数，在流量、分流比及物性参数发生变化时，计算结果均能与Thew的实验数据很好地吻合。由于该模型中并没有对旋流器的结构参数进行任何简化，所以可用于预测旋流器结构参数对迁移率的影响。     

基于TVFIN的压铸模排溢系统溢流口设计方法

根据真值流推理网络（Ｔｒｕｔｈ－ｖａｌｕｅｄＦｌｏｗＩｎｆｅｒｅｎｃｅＮｅｔｗｏｒｋ，简称ＴＶＦＩＮ）的作用，通过对压铸模排溢系统溢流口截面积Ｓｖ与浇注系统内浇口截面积ＳＧ之比值Ｓｖ／Ｓｃ的模糊推理，进行了溢流口的设计。     

单锥水力旋流器的迁移率模型

根据Bloor和Ingham建立的内流场模型 ,对流体质点的运动轨迹进行了分析 ,从而建立了实用的迁移率与分离效率模型。该模型中不需要用实验数据拟合待定系数 ,在流量、分流比及物性参数发生变化时 ,计算结果均能与Thew的实验数据很好地吻合。由于该模型中并没有对旋流器的结构参数进行任何简化 ,所以可用于预测旋流器结构参数对迁移率的影响     

水力旋流器数值模拟参数的基础研究

水力旋流器广泛应用于固液、固气、固固等分离领域,因水力旋流器具有结构小、效率高和操作方便等特点使之广泛应用于各个分离领域。为不断开发水力旋流器的分离能力,单纯的实验方法优化旋流器已满足不了工业需求。随着计算机的发展,数值模拟与实验结合利用是未来水力旋流器的发展方向。数值模拟的准确性很大程度上取决于模拟模型的选择,针对旋流器模拟参数中湍流模型、多相流模型和曳力模型进行模拟研究,模拟结果与前人实验对比验证,结果表明,雷诺应力模拟(RSM)、欧拉模型(Eulerian)和Schiller-naumann曳力模型组合更加适合水力旋流器模拟。模拟结果可为旋流器深度模拟研究提供指导,对于旋流器实际工业化应用提供理论参考。     

底流口直径和锥角对旋流器流场的影响

利用计算流体力学的原理与方法,在底流口直径和锥角的多个水平下对旋流器内部流场进行了数值模拟,以揭示两因素对旋流器流场的影响.结果表明:增大底流口直径,流场内的流速降低,轴向零速包络面向上收缩;增大锥角后,轴向零速包络面的大小相应改变;锥角越小,底流口直径对轴向零速包络面内速度场的影响越小,故对改善分选效果的作用也越不明显;增大底流口直径,旋流器内流场的压强降低,但底流口区域内的压强梯度增大,而锥角不同,其变化程度有所不同,这从某些程度上体现了两因素对旋流器流场的交互影响.     

转动式油水分离水力旋流器内部流场的数值计算

采用各向异性ｋ－ε湍流模型及ＳＩＭＰＬＥ算法对转动式油水分离水力刻流器内部单相流场进行了数值计算。计算结果表明：转动式水力旋流器外壳的旋转不仅可以提高流体的切向速度,还可降低流体的湍流粘度,理论预测的压力降与实测值吻合较好。     

锥形喷气涡流加捻器的理论研究

针对一种利用气流进行加捻的锥形涡流场纺纱加捻器,采用计算流体动力学(CFD)技术进行理论分析,研究喷射气流经喷孔后在加捻器内形成的三维旋转涡流场的运动规律.结果表明:涡流腔内气流的切向速度分量分布符合旋转气流理论;加捻器内部静压呈U形分布规律.通过观察所纺纱线外观可以发现,涡流场的气流对纱体具有一定的加捻效果.     

离散涡法模拟不同直径串列圆柱绕流

通过在势流场中嵌入有限数目的点涡来代表局部有旋区域连续分布的涡量,在拉格朗日框架下应用离散涡方法求解非定常涡量方程。从而有效模拟了高雷诺数下不同直径串列圆柱绕流脱落旋涡的动态演化过程,并分析了流场中大尺度旋涡相干结构对前后圆柱受力的影响．结果表明,流场中的小尺度旋涡会被大尺度旋涡卷吸．形成涡量强度更大的旋涡．当大圆柱在前、小圆柱在后布置时,大圆柱的升、阻力系数受影响较小,大圆柱阻力系数基本保持不变,小圆柱阻力系数平均值较小但振幅波动较大,大圆柱的升力系数波动较大,大、小圆柱的升力系数的平均值都基本为0;当小圆柱在前、大圆柱在后布置时,大圆柱阻力系数振幅增大而平均值降低,小圆柱阻力系数振幅减小而平均值增大,大、小圆柱的升力系数趋向于一致,平均值仍然都基本为0．     

水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟

由于计算模型的局限性,目前对水力旋流器内两相湍流的模拟计算仅限于来流分散相浓度低于10%(体积分数,下同)的情况.文中利用Fluent软件,将多相流欧拉分析方法与各向异性的雷诺应力湍流模型相结合,实现了水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟并预测了分离效率.该模拟可用于来流分散相浓度超过10%、湍流具有各向异性的一般广义情形,展示了油水两相由开始的均相来流逐渐在旋流器内分离、聚合、迁移的过程.实测结果验证了文中对旋流器分离性能预测的正确性.     

脱水型动态水力旋流器结构改进研究

分析了影响动态水力旋流器性能的结构问题,针对其振动、机械密封泄漏、轴承润滑不良等问题进行结构设计;对改进后样机试验研究的结果表明,改进设计解决了结构问题,改善了动态水力旋流器性能。     

螺旋流光整加工中旋涡流流场的数值模拟研究

运用CFD软件Fluent和Gambit对加有阶梯形套管和锥形套管的等直径工件孔内旋涡液流场进行了数值模拟,模拟结果用流线图、切向速度径向分布图等表示,通过对结果的分析比较得出了结论,为今后螺旋流光整加工的实验研究提供了依据。     

不同湍流模型在旋流非接触搬运器仿真中的应用和对比

摘要：
采用标准k ε湍流模型, RNG k ε湍流模型和雷诺应力（RSM）湍流模型,对旋流非接触搬运器进行数值仿真计算,得出3种模型的压力曲线、吸力曲线和流量值.通过计算结果与试验值对比得知,3种模型中RSM湍流模型的预报结果最为合理;RNG k ε湍流模型的预报结果次之,在工程应用中该模型的误差可以接受;标准k ε湍流模型的预报结果最差.因此,RSM湍流模型和RNG k ε湍流模型可被用作搬运器研究的理论依据. 关键词：
旋流非接触搬运器; 湍流模型; 数值模拟 中图分类号： TH 47
文献标志码： A     

蒸汽对涡街流量计计量特性影响分析

通过涡街流量计分别在以水为介质的水流量计量标准装置、以空气为介质的音速喷嘴法气体流量标准装置和以蒸汽为介质的蒸汽流量标准装置进行比对实验,测试了涡街流量计仪表系数和其介质的关系,实验结果表明3种介质条件下仪表系数存在规律性偏差,利用流体力学及卡门涡街原理,结合蒸汽独特的热力学性质,深入分析了蒸汽对涡街流量计计量特性造成计量性能影响的因素,对涡街流量计在3种介质下仪表系数存在规律性偏差实验结论进行了解释和分析,得到了蒸汽和空气流体条件下的计算拟合公式,并提出了系数修正的计算方法.     

油滴在旋流分离中的相间滑移数值模拟

为了研究旋流管的分离性能,应用计算流体力学(CFD)方法对旋流管内的旋转湍流流场进行了数值模拟,获得旋流管内的浓度分布、滑移速度和粒级效率曲线。计算结果显示:随着进口流量的增大,粒级效率逐渐增大;在旋流管进口流量为2.0 m3/h时,20μm油滴颗粒大部分被分离出来;粒级效率与实验结果进行对比,验证数值模拟分离效率结果的可靠性和准确性。分析结果表明:数值模拟结果和实验数据基本一致。