水力旋流器三維數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)參數(shù)

介紹了一種用于油水分離的新型水力旋流器——軸向入口水力旋流器,與切向入口水力旋流器相比其結(jié)構(gòu)更加緊湊,更適合于由多個(gè)水力旋流器單體構(gòu)成的組合產(chǎn)品。同時(shí),運(yùn)用fluent軟件對(duì)其油水分離情況進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,計(jì)算中采用rsm湍流模型、mixture兩相流模型。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,軸向入口水力旋流器具有良好油水分離效率,值得在石油行業(yè)的采油廢水處理中進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

采用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent6.3對(duì)三相旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)和分離效率的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),包括:溢流管徑、溢流管插入深度、進(jìn)料管結(jié)構(gòu)、圓筒段結(jié)構(gòu)和集砂桶的結(jié)構(gòu)等,可以極大地提高水力旋流器的分離性能。為今后三相分離水力旋流器的設(shè)計(jì)、制造提供參考。

旋流器的定位不合理導(dǎo)致二段閉路磨礦細(xì)度控制始終不能達(dá)到理想效果，浮選回收率受到影響，旋流器的工作壓力控制不穩(wěn)，進(jìn)而影響到重選回收率。

利用現(xiàn)有旋流器流場(chǎng)分析理論研究成果,針對(duì)常規(guī)水力旋流器存在的短路流等問(wèn)題,提出在常規(guī)水力旋流器的基礎(chǔ)上增設(shè)軸向零速包絡(luò)面過(guò)濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)思路,將常規(guī)的水力旋流器改進(jìn)成為以旋流為主過(guò)濾分離為輔的新型分離設(shè)備,并對(duì)其合理性和可行性進(jìn)行了理論上的分析論證,同時(shí)討論了濾網(wǎng)對(duì)流場(chǎng)的影響以及相關(guān)的問(wèn)題。

采用κ~ε雙方程紊流模型模擬了帶摻氣槽岸邊溢洪道具有大曲率水氣交界面的水流流場(chǎng),給出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的壓力分布、流速分布等水力特性并對(duì)摻氣槽摻氣特性進(jìn)行了定性分析.其中部分結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.對(duì)連續(xù)式和差動(dòng)式兩種不同坎型挑流鼻坎消能效果進(jìn)行對(duì)比,給出各自預(yù)挖坑底板紊動(dòng)能分布,結(jié)果表明多股水舌消能效果優(yōu)于單股水舌,可為挑流坎型優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考.

介紹了一種適合超細(xì)粒子分級(jí)的新型過(guò)濾式水力旋流器,它在增加處理量、降低能耗、適應(yīng)性等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的小直徑水力旋流器。

根據(jù)作者提出的水力旋流器分離過(guò)程中工作流體呈組合螺線(xiàn)渦或由其簡(jiǎn)化的組合渦中的最大切線(xiàn)速度軌跡特征,導(dǎo)出生產(chǎn)能力、分離粒度和基本直徑3個(gè)基本公式,編制出水力旋流器選型計(jì)算新程序,并用生產(chǎn)實(shí)例印證了該程序的適應(yīng)性和可靠性,供讀者在實(shí)際工作中參考或應(yīng)用。

地鐵車(chē)站端頭井結(jié)構(gòu)受力三維數(shù)值模擬

利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型,采用vof法追蹤自由水面,應(yīng)用瞬態(tài)piso算法求解壓力速度耦合的方法,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并在溢流壩頂進(jìn)行網(wǎng)格加密,模擬計(jì)算了七孔溢洪道流場(chǎng)的三維水力特性,得到了設(shè)計(jì)工況的泄流能力、水面曲線(xiàn)、速度場(chǎng)。通過(guò)物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證,兩者結(jié)果吻合較好。

水力旋流器是一種應(yīng)用于非均勻相混合物分離的設(shè)備,通常應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)的一級(jí)除油設(shè)備,利用油水密度差在離心力的作用下將油水進(jìn)行分離.由于其理論處理效率高、占地空間小的優(yōu)點(diǎn)在海上采油平臺(tái)中廣泛使用.但目前在渤海地區(qū)內(nèi)無(wú)成功使用的案例,在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)其處理效果不明顯,而且含油污水的排量較大對(duì)平臺(tái)的排放系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力,增加現(xiàn)場(chǎng)工作量,大多數(shù)基本處于停用狀態(tài).錦州25-1南油氣田通過(guò)對(duì)水力旋流器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和數(shù)據(jù)分析找出影響水力旋流器處理效果的因素,對(duì)水力旋流器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,大幅提高了水力旋流器的處理效率.

本文采用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)由近地三維流動(dòng)風(fēng)引起的建筑物的表面風(fēng)壓。文中運(yùn)用一種擴(kuò)展的ｋ－ε紊流封閉模型，導(dǎo)得了穩(wěn)態(tài)流動(dòng)風(fēng)的統(tǒng)一形式的控制微分方程。采用控制容積法對(duì)微分方程作了離散，ｓｉｍｐｌｅｃ壓力校正迭代算法實(shí)現(xiàn)了非線(xiàn)性離散化方程的求解。實(shí)例計(jì)算與分析比較表明，本文的模擬方法改善了對(duì)建筑物側(cè)風(fēng)面和頂面風(fēng)壓值的預(yù)測(cè)。

建立包括雙線(xiàn)盾構(gòu)隧道、凍土帷幕、聯(lián)絡(luò)通道以及泵房在內(nèi)的三維數(shù)值模型,模擬了地層凍結(jié)、聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖和支護(hù)的整個(gè)過(guò)程。分析了聯(lián)絡(luò)通道以及泵房開(kāi)挖對(duì)凍土帷幕、初支護(hù)和主隧道的影響。從而,確定了初支護(hù)及凍土帷幕的受力最不利位置和發(fā)生最大變形的位置,并提出相應(yīng)的控制指標(biāo)。

針對(duì)突擴(kuò)跌坎應(yīng)用于高速泄流的深孔中其破壞原因眾說(shuō)不一的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)亭子口水利樞紐底孔突擴(kuò)方案的三維數(shù)值模擬研究,分析了突擴(kuò)跌坎型的壓強(qiáng)分布、流速分布、底空腔和側(cè)空腔的形態(tài)及整個(gè)流態(tài)分布,并進(jìn)行了物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,該突擴(kuò)跌坎方案布局合理、有效,且物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果吻合。

運(yùn)用三維變密度不可壓計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)微型y形沖擊射流進(jìn)行流動(dòng)結(jié)構(gòu)研究.結(jié)果表明:入射角度和入射速度是影響流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和混合效果的兩個(gè)重要因素,分別存在有最佳入射角度和入射速度.我們發(fā)現(xiàn)在射流角度等于90°、射流速度為中速時(shí),其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)最利于混合,因?yàn)榇藭r(shí)射流的接觸面積最大.另外,射流速度越大,其分割強(qiáng)度值也越大,因此混合性能也越差.當(dāng)速度太大時(shí),會(huì)使兩股流體的接觸面破碎而散落在空間中,使其不再接觸,因此對(duì)分子間的擴(kuò)散和混合不利.

利用fluent數(shù)值模擬軟件在不同模型條件下對(duì)先排矸三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了相應(yīng)的密度、壓力、軸向速度剖面,通過(guò)數(shù)值比較,分析研究了先排矸三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流場(chǎng)影響的趨勢(shì),為旋流器參數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

采用rngκ-ε紊流模型和vof方法對(duì)某工程帶斜切型挑坎的溢洪道水力特性進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究,詳細(xì)描述了斜切型挑坎處的流速、壓強(qiáng)等重要特性的分布規(guī)律,分析了挑射水舌挑距、入水速度等參數(shù)特點(diǎn),指出挑射水股將偏向左側(cè)河道中心位置,減輕對(duì)右岸河床的沖刷。將部分結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比,符合良好,驗(yàn)證了數(shù)值方法的準(zhǔn)確性,可為挑坎體型優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)。

文章在分析影響水力旋流器分級(jí)效率因數(shù)的基礎(chǔ)上,提出通過(guò)降低底流中細(xì)粒級(jí)含量來(lái)增大旋流器的分級(jí)效率的方法,并對(duì)旋流器做了一些改進(jìn)。新型旋流器采用加沖洗水的方式對(duì)礦漿進(jìn)行二次分級(jí),利用獨(dú)特的底流口旋轉(zhuǎn)篩分分級(jí)技術(shù)對(duì)底流進(jìn)行三次分級(jí),減少底流中細(xì)粒含量,以滿(mǎn)足高效分級(jí)的要求。

利用rsm模型模擬計(jì)算三維水力旋流器模型,分析了計(jì)算結(jié)果,并且與相關(guān)文獻(xiàn)比較后認(rèn)為:三維模型模擬水力旋流器具有一定的可行性,而二維軸對(duì)稱(chēng)模型與實(shí)際有一定的差距。

利用cfd軟件fluent對(duì)多級(jí)導(dǎo)葉式清水離心泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部流道的速度和壓力分布規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了葉輪進(jìn)口回流,出口的二次流動(dòng)特征等葉輪內(nèi)部流動(dòng)的細(xì)節(jié),導(dǎo)葉出口區(qū)產(chǎn)生了一個(gè)低壓區(qū)等流動(dòng)特征。然后根據(jù)自編計(jì)算軟件利用計(jì)算得到的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算出泵的揚(yáng)程、功率、效率和流量之間的關(guān)系曲線(xiàn),并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)工況附近,預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合較好,在其它工況點(diǎn),特別是小流量工況點(diǎn),誤差較大。

本文根據(jù)支流改道工程河道水流的特點(diǎn)結(jié)合通航水流條件研究特性,建立三維河道數(shù)學(xué)模型,對(duì)某水電站支流改道工程對(duì)下游通航水流條件影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,研究成果表明:支流改道后,隧洞出口水流對(duì)下游航道的影響范圍有限,僅對(duì)出口附近局部區(qū)域內(nèi)水流存在一定影響,且其水位、流速、流向變化值較小,支流改道工程對(duì)下游引航道及其連接段的水流條件無(wú)明顯影響,由于數(shù)模中支流出口水流采用斷面流速不均勻系數(shù)來(lái)概化模擬隧洞出口水流,所以建議設(shè)計(jì)在支流出口處加設(shè)消力墩等措施使隧洞出流與主河道水流平順銜接,增加工程安全裕度。

輕質(zhì)分散相水力旋流器在食用油的提煉、奶品脫脂、果汁濃縮等農(nóng)副產(chǎn)品加工以及廢水回用于農(nóng)田水利的過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用前景。該文根據(jù)旋流器的分離效率模型計(jì)算并關(guān)聯(lián)了輕質(zhì)分散相水力旋流器的分割尺寸d50,可作為衡量旋流器分離能力的標(biāo)志。得到的結(jié)果可適用于不同的流體流量、不同的分流比、不同的流體物性參數(shù)以及不同尺寸關(guān)系的旋流器。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,分流比對(duì)分割尺寸的影響比較小,半錐角、溢流口尺寸與底流口尺寸對(duì)分割尺寸的影響比較大。旋流器大小、流體的流量以及物性參數(shù)對(duì)旋流器分割尺寸的影響比較直接,當(dāng)旋流器尺寸r0、流量以及物性參數(shù)變化時(shí),分割尺寸的改變遵循旋流器數(shù)不變的規(guī)律。由于分割尺寸與r0的平方根成正比,所以旋流器尺寸越小,分割尺寸也越小,因此旋流器的分離能力也就越大。

利用空氣壓縮機(jī)、nikuni氣液混合泵對(duì)旋流器單體進(jìn)行注氣試驗(yàn).通過(guò)注入的微氣泡捕獲微小油滴形成的油-氣復(fù)合體,在離心力的作用下,氣泡將攜帶油滴運(yùn)移至核心處,完成氣浮選和旋流分離的協(xié)同效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)油水高效分離.試驗(yàn)結(jié)果表明:采用注氣方法可改善水力旋流器的分離效果,但空氣壓縮機(jī)單點(diǎn)注氣破壞流場(chǎng)的穩(wěn)定,旋流器分離效率的提高并不明顯;空氣壓縮機(jī)入口注氣、微孔管旋流腔注氣與采用nikuni氣液混合泵注氣3種條件下,水力旋流器的分離效率均可達(dá)到95%以上,是較為理想的注氣形式.