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《旋风分离器的数值模拟及结构优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、旋风分离器的数值模拟及结构优化研究学校代号:学号:密级:公开长沙理工大学硕士学位论文旋风分离器的数值模拟及结构优化研究学位申请人姓名到化鹏指导教师姜昌住所在学院鱼&近皇麴力工猩堂瞳专业名称王猩热物理论文提交日期生垒月论文答辩日期三生墨旦答辩委员会主席龚迸受摘要旋风分离器作为一种重要的气固分离设备,广泛应用于石油、化工、环保、电力、冶金等领域。近年来,随着工业发展和能源日趋紧张的影响,高效低阻型旋风分离器的研究与开发越来越受到重视。本文利用数值模拟方法开展了高效低阻型旋风分离器的研究,论文首先对旋风分离器内流场模拟的数值算法进
2、行了研究,然后进行升气管插入深度的优化以及对所用子弹头减阻器性能影响因素的研究,以确定最佳减阻器的结构。通过以上研究,得出以下结论:采用的压力插值格式和二阶以上的差分格式情况下,线性雷诺应力模型和二次压应力雷诺应力模型模拟结果与实验数据拟合较好,二次压应力模型精度高于线性压应力模型,但对网格质量要求较高且雷诺应力项不易收敛。旋风分离器升气管插入深度增加可以减少“短路流”量,但是升气管插入过长会增加压力损失及降低分离效率,旋风分离器内升气管存在最佳插入深度。与普通带导流叶片减阻器相比,子弹头减阻器由于其锥体部分作用,进一步减少
3、了旋风分离器“二次流’’的区域面积,进而降低了旋风分离器的压力损失。子弹头减阻器导流叶片进口角与片数及安装位置对旋风分离器的分离效率和压力损失具有一定的影响。对于该类型旋风分离器,在导流叶片进口角为。到。角范围内,减小导流叶片进口角可以增大分离效率和降低压力损失;伴随着减阻装置中心体简体直径增加,会增加旋风分离器内压力损失,降低分离效率;伴随着导流叶片数的增加可以更好的将旋转流动转变为直流,降低机械摩擦损失,但总压并不随叶片数增加而降低,存在最佳导流叶片数;降低减阻器安装位置会减少旋风分离器内总压损失,但安装位置过低,会降低
4、分其离效率。关键词:旋风分离器;数值模拟;高效低阻;子弹头减阻器;分离效率?,,,.,,谢,.,.,.,:、丽?.?,谳’.””,,.、析,谢”,”..。。;;、,,,;舢,.;;:;;目录摘要第一章绪论.研究背景及意义??...国内外研究状况和进展概述....旋风分离器内部流场试验研究..旋风分离器分离机理研究..旋风分离器的减阻研究..旋风分离器内湍流流动的数值模拟研究..旋风分离器内的颗粒模拟研究.课题主要研究内容?..第二章旋风分离器算法研究.流动控制方程..常用湍流模型....标准模型?...模型?..雷诺应力
5、模型..离散格式和压力插值格式?。离散格式??。..压力插值格式..速度与压力的耦合算法.算法比较..几何模型??...网格划分??...边界条件??...数值解法??...模拟结果比较分析?..刀、结?.第三章升气管插入深度优化及流场分析.旋风分离器的气相流场模拟..】几何模型??..】..网格划分??...边界条件??...数值解法??..旋风分离器内颗粒轨道的模拟..离散相模型?..离散相边界条件设置...固体颗粒轨迹模拟结果??..分离效率及压降比较..压降的计算?...分离效率的计算??...计算结果比较..优化后
6、气相流场分析..速度场分布?...压力场分布?..小结?.第四章旋风分离器减阻装置结构优化.减阻装置..减阻装置结构...影响减阻装置性能的因素?..不同结构减阻装置下数值模拟研究..子弹头减阻器与普通导流叶片减阻器比较研究?...子弹头减阻器导流片进口角影响研究??...子弹头减阻器圆筒部分直径影响研究??...子弹头减阻器导流叶片数影响研究...子弹头减阻器安装位置的影响研究。.使用子弹头减阻器后旋风分离器内流场分布.小结?.第五章结论与展望.结论?..展望?.参考文献致谢..附录攻读学位期间发表的论文?第一章绪论第一章
7、绪论.研究背景及意义旋风分离器是利用气固两相介质的密度差来把固体颗粒或液滴从含尘气体中分离出来的一种静止机械设备,由于其结构简单、制造安装投资少、维护方便、耐高温高压且分离效率高已经被广泛应用于石油、化工、煤电、冶金、环保等工业领域。自年发明出第一台圆锥形旋风分离器以来,在其后百余年里,国内外众多学者对旋风分离器的结构、尺寸、流场特性等作了大量研究,并不断对其结构优化以提高分离效率,但是伴随着分离效率的提高,其能耗也在不断增加。近年来,随着工业发展需要及能源日趋紧张的影响,尤其是旋风分离器作为主要耗能设备的企业,对旋风分离器
8、提出高性能的要求:一方面要求该设备具有较高的分离效率;另一方面能够进一步降其压降。所以对高效低阻型旋风分离器的研究具有重要现实意义。由于受实验条件限制,并随着计算机技术的发展,以及技术方便、快捷并能够将复杂的流场直观的显示出来等优点,技术已经逐步成为研究旋风分离器的重要手段,尽管国内外学者
