基于CFD的水力旋流器流场模拟研究

• 作 者: 任连城
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 水力旋流器 CFD 流场模拟 结构参数 压力 速度

水力旋流器是一种应用非常广泛的分离分级设备。由于其结构简单等优点,水力旋流器在各行各业显示出越来越广泛的应用前景。但是目前对水力旋流器的研究仍然以单因素的物理样机试验为主。由于物理样机试验成本效率低,而且试验结果不具有通用性,很难适应工业上的生产需要。本文旨在寻求一种简洁高效的水力旋流器研究方法,对水力旋流器的个性化设计提供方便。 本文应用比较权威的专业CFD软件——FLUENT,作为研究工具。通过合理的选择数学模型和正确的设定边界条件,结合流体力学中的旋转流、组合涡理论以及水力旋流器相关理论和试验结论,以清水(通常的物理样机试验也多以清水为介质)为介质,模拟标准水力旋流器的内部流场。将模拟结果与相关理论以及试验结果作对比,从而验证了模拟结果的正确性。 在实现流场全景式模拟的基础上,对旋流器流场的各主要参数做了逐一的定量的分析。并根据模拟结果和相关理论,对水力旋流器流场的径向速度提出了自己的观点和看法,并提供了相关的定性的理论证明。 根据模拟结果,对水力旋流器的结构参数n做了定量的分析,得出了关于水力旋流器的结构参数是一个变量的观点,认为水力旋流器的结构参数是一个沿旋流器半径的位置变化而变化的变量,并根据模拟结果计算出特定条件下水力旋流器的结构参数n的近似平均值。 通过对不同粘度介质的模拟结果对比分析,定量的分析了介质粘度对旋流器流场的影响程度。 对水力旋流器内部的空气柱、湍流状态以及整个流场的能量消耗情况做了定性的分析论证。