基于CFD的泥浆净化旋流器湍流流场数值模拟.pdf

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1、FIJUIDMACHINERYVo1．42，No．6，2014文章编号：1005—0329(2014)06—0026—07基于CFD的泥浆净化旋流器湍流流场数值模拟张悦刊。刘培坤。杨兴华，杨俊茹，肖林京(山东科技大学，山东青岛266590)摘要：采用多相流及雷诺应力湍流模型建立了泥浆净化旋流器流场数学模型。通过对钻孔泥浆用q)100mm旋流器三维建模，应用ICEM进行网格划分，利用CFD软件FLUENT对旋流器多相流进行三维数值模拟，并对湍流模型、离散方法及边界条件的设置等问题进行了探讨，得到了泥浆净化旋流器速度场和压力场分布，分析了旋流器空气柱的形成

2、及发展机理。、关键词：泥浆净化旋流器；湍流流场；数值模拟；空气柱中图分类号：TH138．8；TQ051．8文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2014．06．006NumericalSimulationofTurbulentFlowFieldofMudPurificationHydrocycloneBasedOnCFDZHANGYue—kan，LIUpei—kun，YANGXing—hua，YANGJun—ru，XIAOLin-jing(ShangdongUniversityofScienceTechnology，Q

3、ingdao266590，China)Abstract：Themathematicalmodelofturbulentflowfieldofmudpurificationhydroeyelonewasestablishedbasedonmultiphaseflowandreynoldsstressmode1．three．dimensionmodelof100mmmudpurificationhydrocyclonewasbuiltandmeshedwitllICEMsoftware．numericalsimulationofturbulentflowf

4、ieldofmudpurificationhydrocycloneWascarriedoutwithsoftwareFLUENTbasedonCFD．set．methodsofturbulentflowmode1．discretizationmethodandboundaryconditionswerediscussed，velocityfielddistilbu-tionandpressurefielddistributionwereobtained．andmechanismofformationanddevelopmentofaircofeWasa

5、nalysed．Keywords：mudpurificationhydrocyclone；turbulentflowfield；numericalsimulation；aircore1前言验条件的限制，测量十分困难。随着计算机技术的发展，基于计算流体动力学的数学模型模拟研油田、建筑等行业钻孔泥浆固控装置中，通常究越来越受到人们的重视j。本文采用多相流采用lOOmm旋流器除去15m以上的岩屑，达雷诺应力湍流模型，利用CFD软件FLUENT对泥到泥浆重复使用的目的。但由于泥浆粘度高，传浆净化旋流器多相流进行三维数值模拟，探讨泥统旋流器对细颗粒岩屑的分离效果

6、较差。缩小旋浆净化旋流器的流场分布。流器进料口直径，提高进料速度，加大内部离心强度，是解决该难题的途径之一。为了充分了解小2数学模型建立进料口直径对分离性能的影响，拟通过数值模拟的手段对旋流器内部流场进行深人分析，为优化2．1湍流数学模型设计提供理论基础。依据质量守恒定律导出的流体连续性方程通目前旋流器流场的研究方法主要有数学解析式为：法、试验研究法、数值模拟法。数学方法中连续方O(p—uy)+缸+—+-0升程是二阶非线性偏微分方程，迄今为止还不能对其进行完全的解析⋯。试验方法受试验仪器、试收稿日期：2013一l1—21修稿日期：2014—05—24基

7、金项目：国家自然科学基金项目“基于Y型溢流管结构的疏浚旋流器分离机理研究”(21276145)2014年第42卷第6期流体机械27引入哈密顿算子V=芸+鲁+鲁，则描述旋P+)流器两相流连续性方程为：=I++等+一)J+pV·=0依据动量守恒定律导出的动量方程(Navi—一一P(Ir口+0~8-M7+一r“rⅡ)Jer--Stokes)通式为：P(M，警警)p=一V声+g7·=一一害+(l争+了+警)J+V·(V由于旋流器具有柱形结构，且流体做旋转运—p(+)、动，所以采用柱坐标系统描述其流体运动更为广2．2湍流模型选择泛。考虑旋流器内流体为不可压缩性的

8、定常运通过以上分析，可以看到脉动量的引入使雷动，在柱坐标系统下其连续方程：诺方程不能封闭，从而