除油水力旋流器三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，應(yīng)用計算流體力學(xué)(CFD)的原理和方法對水力旋流器內(nèi)部流場和分離特性進行數(shù)值模擬受到越來越多的重視。 采用基于有限體積法(FVM)的大型商業(yè)CFD軟件--FLUENT，作為除油水力旋流器三維數(shù)值模擬的研究工具，對除油水力旋流器的幾何結(jié)構(gòu)進行分析，總結(jié)出了一套網(wǎng)格劃分的方法；依據(jù)CFD的基礎(chǔ)理論與湍流模擬理論，合理地確定了數(shù)學(xué)模型、邊界條件、對流-擴散項的離散格式和壓力-速度耦合算法；結(jié)合流體力學(xué)中的渦流運動和組合渦理論以

2、及水力旋流器內(nèi)的流動特性，以清水為介質(zhì)實現(xiàn)了20mmThew型旋流器內(nèi)的流場和湍流標(biāo)量場的全景式模擬；然后對除油水力旋流器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)逐一進行了模擬分析，得到了它們對流場的影響規(guī)律。在確定了CFD方法和成功模擬單相流場的基礎(chǔ)上，進一步引進兩相流模型，得到了20mmThew型旋流器的油相濃度分布場、流量與分離效率的關(guān)系、分流比與分離效率的關(guān)系和粒級效率，通過實驗驗證，其模擬的分離效率與實驗測試效率的相對誤差未超過5％，可見采用

3、FLUENT軟件模擬旋流器的分離性能是可行的；然后又將其內(nèi)的油水分離過程處理為非穩(wěn)態(tài)的過程，計算得到了油水兩相由混合均相來流在旋流器內(nèi)逐漸分離、聚結(jié)、運移并最終形成穩(wěn)定油心的過程，揭示了大小錐段是影響分離效率的重要部位；對不同錐段型號的除油水力旋流器進行模擬和實驗驗證，得到了錐段對油水分離影響的規(guī)律。最后，從當(dāng)前除油水力旋流器的設(shè)計現(xiàn)狀出發(fā)，提出了基于CFD的優(yōu)化設(shè)計原則。 綜合上述，所建立的數(shù)學(xué)模型、使用的計算方法和提出的優(yōu)化