超音速旋流分离器喷管的数值模拟-外文翻译

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1、西安石油大学本科毕业设计本科毕业设计（论文）外文翻译译文学生姓名：高勇红院（系）：机械工程学院专业班级：装备0901指导教师：梁慧荣完成日期：2013年3月21日西安石油大学本科毕业设计气—固旋风分离器在FLUENT中的流场数值模拟Flow-fieldNumericalSimulationofGas-SolidCycloneSeparatorbasedonFLUENT作者：DENGQing-fang，DongyiZhou，SHENAi-ling起止页码：P740-P743出版日期（期刊号）：2010IEEEDOI10.1109/ICDMA.2010.88出版单位：201

2、0InternationalConferenceonDigitalManufacturing&Automation摘要：在本文中，利用fluent软件研究旋风分离器在各种条件下的气固两相流场，压力变化，速度变化和涡流特性。研究结果表明，在旋流器中沿Y轴方向（切向速度）的速度和沿Z轴方向（轴向速度）的速度是主要因素；在旋风分离器中静压，每个方向的速度以及固体颗粒的分离率随着气体处理量的增加而增加；静态压力在旋风分离器的中心是最低的，固体颗粒被集中在内壁的中间段；气流的速度在各个方向上随着颗粒密度的增加而减少。然而，旋风分离器因为颗粒度的增加而加剧管壁的磨损。因此由经验可以

3、推断出旋流器分离器在v=18m/s，粉尘含量值为1％是被公认的计算结果。关键词：fluent；数学模型；旋风分离器；数值模拟1引言旋流分离器在除尘器和离心除尘设备之间是使用最广泛和最具代表性的设备，并且在水泥生产中有效地提高了粉尘的回收率，扮演了重要的角色。典型的旋风分离器结构一般由进料口，圆柱段，圆锥段，溢流口和底流口组成。在分离器内气流与颗粒沿切线方向从进气口进入分离器，旋转以及向下流动。在离心力的作用下，固体颗粒被甩向筒壁并沿着椎体部分往下流动积累，同时气体旋流向上从出口管流出。现代工业中对除尘器的要求要高得多，如性能，结构，成本和可操作性带来方面。由于条件的限制

4、，如需要大量的人力，物力和资金以及长周期等因素，研究气旋旋流器仅仅是靠实验来实现的。如今，随着计算机技术的飞速发展，可以通过计算机仿真技术对旋流器内部的流场和颗粒进行数值模拟，其具有模拟能力强，计算速度快，投资少等特点。通过对旋风分离器内的气—固两相的模拟，其内部的流动规律被发现，从而使得旋流器的结构可能被优化以及缩短开发周期，这对工程设计有重要的意义。8西安石油大学本科毕业设计图1典型的圆锥型旋流分离器的原理图2气旋分离器的数学模型为了便于解决问题，在建立数学模型之前将实用型旋风分离器简化如下：(1)、流体是不可压缩的气体，即p=constant。(2)、由流体和墙壁

5、之间的摩擦引起的热效应被忽略。(3)、入口气体的流速为均数时，流动处于紊流状态。(4)、假设流场为恒温，并且热量传递被忽略。进料工艺参数为：物料的流速为700到1000kg/h，物料的密度为1.63kg/m3，气体流量,377m3/h，物料温度为1160oC，压力为0.015Mpa。物质组成由气相和固相共同组成（粉尘含量为20%），材料密度为3*10-5Pa·S，粉尘密度为280-300kg/m3，粉尘颗粒度为大于等于10mm(30%)，3-10mm（40%），1-3mm(27%)，以及小于等于1mm(3%)。根据设计要求，分离效率应不低于98％，不锈钢铬镍铁合金600

6、（镍基合金）是必要的，2bar的饱和蒸汽需要夹套加热。有关参数如表1所示，通过计算Muschelknautz建模方法最终模型如图2所示，所有的尺寸和比例如图所标注。3建立旋风分离器的网格模型网格的生成是流场数值模拟的前处理步骤。在本文中，使用代数的方法生成部分区域的3D网格视图，来浏览旋流分离器内流场的特性。系统中的网格建立是相当适合的几何结构模式，这是有利于部分区域数值模拟的耦合条件。同时，对于旋风分离器来说网格的生成具有良好的正交性，可满足一些差异性的格式。在本模型中，运用三维中的六面体网格计算共划分316436单元。8西安石油大学本科毕业设计表1-1参数数值参数数

7、值平均质量流量850kg/h涡流内层上剪切颗粒的直径0.55mm物料体积流量8.14*10-4m3/s在筒壁直径上颗粒的最终切速度剪切1.093m/s气体体积流量0.015m3/s在筒壁颗粒直径的最终切速度32.7物料密度2719kg/m3阻力系数36.2入口收缩因子0.897进料限制密度0.0001kg/kg壁面切向速度15.61m/s气体和固体在内壁上的摩擦损失1.03Pa壁面轴向速度1.67m/s管线上的涡流亏损2008.4Pa总摩擦系数0.14加速时的压力损失0.14内区涡流总摩擦0.741总压力下降2009Pa图3网格模型4旋风