旋流器溢流口結(jié)構(gòu)對(duì)溢流分率影響的數(shù)值模擬研究

研究入口流道帶傾角的水力旋流器模型,用gambit軟件建模并劃分網(wǎng)格,運(yùn)用fluent軟件對(duì)其油水分離情況進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了傳統(tǒng)直入口流道與帶傾角入口流道的區(qū)別。發(fā)現(xiàn)傾斜入口模型壓力降明顯降低,有助于降低旋流管能耗。傾斜入口模型模擬中,底流處油的濃度較低,分離效果較好。

旋流干燥器(smtd)作為一種新型的干燥裝置,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、干燥效率高、處理量大,成為氣固二相流干燥研究的新方向。文中用流體力學(xué)軟件fluent對(duì)旋流干燥器內(nèi)部的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,采用雷諾應(yīng)力模型(rsm)模擬氣相流動(dòng),模擬結(jié)果表明:旋流干燥器各干燥室內(nèi)氣流主要做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),穿過旋流板時(shí),主要做返混運(yùn)動(dòng);切向速度分布呈"s"型,從中心向二側(cè)速度逐漸增加達(dá)到一個(gè)峰值后減小;旋流板開孔處,以軸向速度為主。

分別采用粒子速度影像(piv)技術(shù)和數(shù)值模擬方法研究低旋流燃燒器出口下游冷態(tài)流場(chǎng),分析旋流器安裝角對(duì)低旋流流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響.結(jié)果表明:旋流器安裝角與流場(chǎng)中產(chǎn)生回流區(qū)時(shí)的臨界旋流數(shù)無關(guān),高旋流與低旋流的分界點(diǎn)約為0.47;安裝角較大的旋流器下游流場(chǎng)的發(fā)散角和低速區(qū)較大;隨著軸向距離增大,中心軸線上無量綱軸向速度衰減很快,并且兩個(gè)旋流器的衰減速率基本相當(dāng),左右有兩個(gè)峰值,安裝角較大的旋流器兩個(gè)峰值衰減速率較大并且峰值之間的距離增大幅度較大;徑向速度隨著中心射流流速的增大而增大,安裝角較大旋流器的徑向速度較小;旋流器安裝角為40°時(shí)后方的流場(chǎng)具有較高的湍動(dòng)能,火焰?zhèn)鞑ニ俣雀?

基于大渦模擬方法,設(shè)定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件,利用三維非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分,采用有限體積法對(duì)控制方程進(jìn)行離散,應(yīng)用cfd軟件fluent對(duì)旋流自吸泵的內(nèi)部三維湍流流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到泵內(nèi)部流場(chǎng)的分布情況以及突臺(tái)附近區(qū)域的流動(dòng)情況.為了研究突臺(tái)結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響,對(duì)應(yīng)不同突臺(tái)結(jié)構(gòu),分別計(jì)算了不同工況下的流動(dòng)情況,預(yù)測(cè)旋流自吸泵的宏觀性能并繪制了性能曲線.通過對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的分析和對(duì)比,在獲得旋流自吸泵宏觀性能曲線的基礎(chǔ)上,分析突臺(tái)附近區(qū)域的內(nèi)部微觀流場(chǎng)與宏觀外部特性之間的關(guān)系.結(jié)果表明,突臺(tái)結(jié)構(gòu)對(duì)揚(yáng)程、效率影響較大,而對(duì)于功率影響較小.基于cfd輔助設(shè)計(jì),通過對(duì)突臺(tái)尺寸參數(shù)不同方案的性能的對(duì)比分析,獲得突臺(tái)尺寸參數(shù)的最佳值,從而為泵的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考.

依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)的計(jì)算方法,采用cfd軟件包fluent對(duì)水力旋流器的氣-固-液三相流流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。追蹤了水力旋流器中顆粒相的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)模擬結(jié)果研究了操作參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與分離效率的關(guān)系并利用正交試驗(yàn)法對(duì)影響分離效率的各因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。文章最后針對(duì)研究的局限性提出了自己的展望。文章為更深入地研究水力旋流器的多相流動(dòng)提供了基礎(chǔ)和參考。

采用計(jì)算機(jī)模擬旋流器內(nèi)的流場(chǎng)分布特征,應(yīng)用雷諾應(yīng)力模型及simplec算法進(jìn)行數(shù)值模擬分析,模擬結(jié)果顯示了旋流器內(nèi)切向速度、徑向速度分布特征,分析了旋流器操作參數(shù)及進(jìn)出口壓差對(duì)分離效率的影響,通過對(duì)壓力場(chǎng)分布及速度場(chǎng)分布情況模擬,顯示了旋流器內(nèi)部流場(chǎng)的不對(duì)稱性以及切向速度分布的蘭金組合渦結(jié)構(gòu).這種不對(duì)稱性流場(chǎng)強(qiáng)弱程度對(duì)徑向速度和軸向速度有很大影響,進(jìn)而影響旋流器分離效率.

依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)的計(jì)算方法,利用fluent軟件對(duì)水力旋流器內(nèi)清水流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究,并將模擬所得的流場(chǎng)與實(shí)測(cè)結(jié)果作對(duì)比,證明該軟件模擬效果良好,從而為進(jìn)一步研究旋流器固—液分離現(xiàn)象提供了一定的指導(dǎo)。

河道攔沙壩附近的水流流態(tài)復(fù)雜,且行洪期受泥沙影響較大。河道攔沙壩對(duì)水流的影響可以通過三維水流數(shù)值計(jì)算進(jìn)行分析。以某水道的攔沙壩的數(shù)學(xué)模型為計(jì)算實(shí)例,通過數(shù)值模擬出了該區(qū)域的三維流場(chǎng)分布,分析了攔沙壩對(duì)河道水流的流速和流場(chǎng)的影響特性。計(jì)算結(jié)果表明,攔沙壩對(duì)河道流場(chǎng)影響較大,最明顯的區(qū)域?yàn)閿r沙壩密集區(qū)附近,并且形成較大的渦流,對(duì)攔沙作用具有雙重影響特性。

采用有限元法分析了基坑滲流對(duì)周邊環(huán)境的影響。結(jié)果表明,基坑滲流對(duì)樁后地面沉降影響較大,樁后沉降明顯增加,沉降范圍也明顯增大。對(duì)基坑滲流現(xiàn)象是不容忽視的。

　采用計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬方法研究了管柱式氣水旋流分離器的分離效率及其影響因素。采用標(biāo)準(zhǔn)kε湍流模型對(duì)傾斜入口管柱式氣水旋流分離器內(nèi)的連續(xù)相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了分離器內(nèi)連續(xù)相的速度場(chǎng)分布。采用拉格朗日隨機(jī)軌道模型對(duì)分離器內(nèi)氣泡的運(yùn)移軌跡進(jìn)行了模擬,同時(shí)計(jì)算得到了管柱式氣水分離器的氣泡分離率。模擬結(jié)果的分析表明氣泡直徑、分離器長(zhǎng)徑比以及入口流速等參數(shù)對(duì)管柱式氣水旋流分離器的氣泡分離率均有顯著影響,這一結(jié)果為管柱式氣水旋流分離器的工藝設(shè)計(jì)以及工作參數(shù)的選擇提供了參考依據(jù)。

采用數(shù)值模擬的方法研究了按不同比例(1∶1、2∶1、3∶1)切分藥型罩在爆轟波的驅(qū)動(dòng)下射流的形成過程、形狀、頭尾部速度、射流的拉伸長(zhǎng)度和射流的斷裂時(shí)間及其對(duì)鋼靶板的侵徹能力;并與未切分的完整藥型罩的射流形成過程及侵徹能力進(jìn)行比較。最后采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式根據(jù)射流的頭尾部速度計(jì)算了射流的侵徹深度。結(jié)果表明藥型罩經(jīng)過切分后有利于減小射流的杵體和速度梯度;增加射流的拉伸長(zhǎng)度,有利于增強(qiáng)射流的侵徹效果。在研究范圍內(nèi)切分比例為1/1的藥型罩形成的射流最佳。

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)稱模型與實(shí)際有一定的差距。

為研究常見小型溶洞引起的隧道穩(wěn)定性問題,結(jié)合工程實(shí)例,應(yīng)用有限元方法,分析全斷面開挖時(shí),ⅱ類溶洞處于隧道不同位置對(duì)圍巖位移和隧道結(jié)構(gòu)受力的影響。結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,總結(jié)圍巖位移和襯砌受力變化的規(guī)律和原因。模擬結(jié)果表明,隧底溶洞距離為1m時(shí),仰拱軸力增加21%,其余部分變化微弱;側(cè)壁溶洞距離為1m時(shí),邊墻軸力增加14.8%,其余部分變化微弱;隧頂溶洞距離為1m時(shí),拱頂軸力增加10%,其余部分變化微弱。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果表明,溶洞位置對(duì)于收斂值的影響,隧底溶洞>隧頂溶洞>側(cè)壁溶洞,溶洞位置對(duì)于沉降值的影響,側(cè)壁溶洞>隧頂溶洞>隧底溶洞。溶洞范圍較小(r2m)或相對(duì)距離較遠(yuǎn)(l5m)的情況下,襯砌安全系數(shù)滿足要求,可不予處治。

針對(duì)水處理中用于地下水除沙的固—液分離用的水力旋流器,利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)軟件fluent對(duì)其內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,深入研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流器性能的影響,為進(jìn)一步研究水力旋流器提供了一定的基礎(chǔ)和參考。

利用cfd數(shù)值模擬方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)水力性能試驗(yàn)對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸的齒形迷宮滴頭流道內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算,充分發(fā)揮其快速、低成本的優(yōu)勢(shì),選取流量系數(shù)、流態(tài)指數(shù)和水頭損失系數(shù)3個(gè)指標(biāo)來分析齒形迷宮滴頭流道結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)滴頭工作性能影響的規(guī)律。結(jié)果表明,齒角度α對(duì)流量系數(shù)的影響最大,其次是偏差量j,齒高h(yuǎn)對(duì)其影響最小;齒角度α對(duì)流態(tài)指數(shù)的影響最大,其次是偏差量j,齒高h(yuǎn)對(duì)其影響最小。

利用cfd數(shù)值模擬方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)水力性能試驗(yàn)對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸的齒形迷宮滴頭流道內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算,充分發(fā)揮其快速、低成本的優(yōu)勢(shì),選取流量系數(shù)、流態(tài)指數(shù)和水頭損失系數(shù)3個(gè)指標(biāo)來分析齒形迷宮滴頭流道結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)滴頭工作性能影響的規(guī)律。結(jié)果表明,齒角度α對(duì)流量系數(shù)的影響最大,其次是偏差量j,齒高h(yuǎn)對(duì)其影響最小;齒角度α對(duì)流態(tài)指數(shù)的影響最大,其次是偏差量j,齒高h(yuǎn)對(duì)其影響最小。

窗口、窗檻墻和陽臺(tái)對(duì)建筑外立面開口火溢流垂直蔓延的阻隔效果顯著。本文采用全尺寸數(shù)值模擬的方法對(duì)建筑外立面開口火溢流的垂直蔓延進(jìn)行了研究,觀測(cè)了不同的窗口寬度、窗檻墻高度及陽臺(tái)伸長(zhǎng)對(duì)建筑外立面開口火溢流垂直蔓延的阻隔情況。并采用兩種判定方法(單點(diǎn)溫度判斷法和溫度等值線判斷法),結(jié)合運(yùn)用數(shù)值模擬找出建筑外立面開口火溢流擴(kuò)散程度與窗口寬度、窗檻墻高度及陽臺(tái)伸長(zhǎng)之間的相關(guān)性,得出相關(guān)定量化的結(jié)論。這些定量化的結(jié)論,為建筑外立面的防火設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考。

熔鋁爐使用鑄鐵溢流口有造價(jià)低,使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。該文對(duì)熔鋁爐灰鑄鐵溢流口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能做了論述。

含閘墩溢流壩三維過壩水流數(shù)值模擬——利用有限體積方法對(duì)含閘墩溢流壩過壩水流三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，采用k-ε兩方程模型模擬湍流，利用流體體積（vof）法確定自由水面線，分別對(duì)兩種墩型過壩水流進(jìn)行計(jì)算，給出了3種水頭下的水面線及壩面壓力，通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果...

采用同一葉輪配兩種導(dǎo)流器的方法研究潛水泵的性能,選用rngk-ε湍流模型,利用fluent計(jì)算軟件對(duì)潛水泵進(jìn)行了全流道內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬。通過對(duì)導(dǎo)流器葉片工作面絕對(duì)速度矢量圖和壓力云圖的分析,發(fā)現(xiàn)采用增大導(dǎo)流器長(zhǎng)度、加大導(dǎo)葉片進(jìn)口沖角和壁角等措施,可減少導(dǎo)流器內(nèi)部流動(dòng)能量損失、提高泵效率的措施。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果比較表明,用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)潛水泵性能是可行的。

采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)方法,對(duì)氣液固三相旋流分離器的初始模型進(jìn)行數(shù)值模擬,分析其內(nèi)部流場(chǎng)分布,得出倒錐結(jié)構(gòu)具有促進(jìn)分離效果的作用。通過固定分離器的主直徑與高度、入口尺寸、底流口直徑、側(cè)向出口尺寸、排液孔數(shù)量、排液孔尺寸、排液孔中心高度、溢流管直徑、溢流管長(zhǎng)度以及旋流腔長(zhǎng)度,改變倒錐結(jié)構(gòu)中的內(nèi)錐直徑與內(nèi)錐高度,對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化,得到內(nèi)錐直徑為38mm、內(nèi)錐高度為110mm時(shí),三相旋流分離器的分離效果較好。

伴隨著油田的進(jìn)一步開采,井內(nèi)的氣液有效分離變得越來越重要.柱式氣液旋流分離器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制作成本低而在油田很受歡迎.一個(gè)典型氣液旋流分離器被用于數(shù)值模擬計(jì)算.基于混合物模型下的三維湍流模型被用來描述分離器內(nèi)混合物流動(dòng)情況.通過數(shù)值模擬,分析了不同參數(shù)下(分離器長(zhǎng)度、出口直徑等)的氣液分離效率.隨著分離器長(zhǎng)度增加,氣液分離效率降低;隨著出口直徑的增大,氣液分離效率先提高后降低.矩形入口形狀比圓形入口形狀更適合旋流分離器,氣液分離效率從66.45%提高到79.04%.最后,最佳幾何結(jié)構(gòu)被提出,在最佳結(jié)構(gòu)下氣液分離效率為86.15%.