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(jì)算流體力學(xué)(CFD)的原理和方法對(duì)水力旋流器內(nèi)部流場(chǎng)和分離特性進(jìn)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(duì)除油水力旋流器的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)流-擴(kuò)散項(xiàng)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(yùn)動(dòng)和組合渦理論以

2、及水力旋流器內(nèi)的流動(dòng)特性，以清水為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了20mmThew型旋流器內(nèi)的流場(chǎng)和湍流標(biāo)量場(chǎng)的全景式模擬；然后對(duì)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(jìn)行了模擬分析，得到了它們對(duì)流場(chǎng)的影響規(guī)律。在確定了CFD方法和成功模擬單相流場(chǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引進(jìn)兩相流模型，得到了20mmThew型旋流器的油相濃度分布場(chǎng)、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(jí)效率，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其模擬的分離效率與實(shí)驗(yàn)測(cè)試效率的相對(duì)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(jì)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(yùn)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(duì)不同錐段型號(hào)的除油水力旋流器進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了錐段對(duì)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(jì)現(xiàn)狀出發(fā)，提出了基于CFD的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則。 綜合上述，所建立的數(shù)學(xué)模型、使用的計(jì)算方法和提出的優(yōu)化