利用FLUENT中的RSM模型和DPM模型对不同排气管底口半径r的缩口式旋风分离器进行了内部流场的数值模拟。对结果的时均图进行分析,得到随着收缩半径r的减小,排气管入口面积在减小,轴向速度及切向速度均增加,速度的增加可使靠近中心的颗粒获得更大的离心力,因此被捕集的颗粒数增多。当半径r与排气管半径R比值为1~0.9时,分离效率提高不大,压降变化也较小,比值为0.8~0.5时,分离效率提高很多,同时能量损失也较大,在半径r逐渐减小的过程中,旋风分离器分离效率增加,压降增加。综合考虑,当r/R为0.6~0.5左右时,分离效率约为97%~98%,此时压降也较合理。 流体的粘度dp———颗粒的直径ρp———颗粒的密度CD———液滴的曳力数Ｒep———颗粒的雷诺数式(4)右侧第一项代表气体曳力，第二项代表压力梯度力，第三项表示固相即颗粒所受其它力，本文中因为其他力比曳力小很多，忽略不计，故只考虑曳力。3数值模拟3．1物理模型及计算网格模型是根据文献［8］的试验模型建立的，结构如图1(a)所示，H=760mm，h=285mm，D=190mm，T=100mm，S=95mm，Ｒ=32mm，B=72．5mm，a=95mm，b=38mm，L=238mm。为了使模拟结果更准确，对模型进行合理分块，生成结构化网格，网格如图(2)所示。(a)物理模型(b)模型计算网格图1物理模型及模型计算网格3．2边界条件的设定分离器入口设置速度入口(VelocityInlet)，连续相介质为空气，密度为1．225kg/m3，本文由全自动弯管机公司网站网站采集转载中国知网整理! http://www.wanguanji158.com 优化的数值模拟-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动钢管弯管机滚弧机粘度为1．8×10－5kg/(m·s)，由于速度设为10m/s，可将气体视为不可压缩流体，进气管入口气体流速均匀，处于充分发展的湍流状态，同时设定入口的湍流强度和水力半径。分离器出口边界设定为自由出口(Outflow)，出口处的流动状态为充分发展的2015年第43卷第12期流体机械29向速度分布曲线图6z=610mm轴向速度分布曲线4．2进出口压降及效率的分析分离器的压力损失是指分离器进出口总的压降［10］，总压所反应的实际是流体总的可用能量，总压的降低意味着流体能量的损失。分离效率的计算为捕集口捕集的颗粒总数与进口处追踪到的颗粒总数的比值［11～14］。图7是旋风分离器z=610mm截面上的不同r值的静压曲线，从中可以看出静压沿径向由外向内递减，中心轴线附近静压降低较快。图7z=610mm静压分布曲线图8是x=0mm截面r由0．9Ｒ变化到0．5Ｒ过程中的的静压云图，在圆锥形区域内，分离器的中心区域压力值逐渐上升，压力负值区逐渐减小，而在圆筒形区域内，负压区随着r的减小逐渐增大，说明排气管面积的逐渐减小对整个筒体气相流场流动特性都有影响。图8x=0mm截面静压云图表1为3种不同粒径颗粒的分离效率及压降，r由0．9Ｒ～0．8Ｒ变化过程中能量损失的现象并不是很严重，总压降变化的趋势小于其他，此时分离效率增加的也较校随着r继续减小到0．5Ｒ时，旋风分离器的压力损失上升2倍，排气管缩口半径对旋风分离器的压降产生极大的影响。这主要是因为缩口半径的变化直接导致排气管区域流通空间的巨大变化，当直径减小一半时，收缩型排气管进口处流通区域面积约减小4倍，理论上速度应当增大4倍，但由于分离器内部损失的存在，并没有达到四倍，这在速度图中也有所体现。面积的减小也促使了部分流体流向捕集口处，因此椎体部分的负压区逐渐减小，排气管处的负压区不断增大。同时排气管面积的减小阻碍了颗粒的2015年第43卷第12期流体机械31优化的数值模拟-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动钢管弯管机滚弧机本文由全自动弯管机公司网站网站采集转载中国知网整理! http://www.wanguanji158.com