柱形旋流器入口结构对油水分离影响的数值模拟.pdf

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1、2012年第40卷第4期流体机械文章编号：1005—0329(2012)04—0025—06柱形旋流器人13结构对油水分离影响的数值模拟史仕荧，吴应湘。孙焕强，刘海飞，张健(中国科学院力学研究所，北京100190)摘要：通过数值模拟，分析了入口结构对油水在柱形旋流器中分离性能的影响。数值模拟时，油水两相流动采用Fluent中的混合模型，相间的相对运动采用代数滑移模型，湍流影响则使用修正的RNGK一8湍流模型。获得了入口形状、人口方式和入口位置对柱形旋流器油水分离性能的影响。这些结果为优化柱形旋流器结构奠定了基础。关键词：柱形旋流分离器；油水分离；入口结构；数值模拟中图分类号：

2、TQ172．6文献标识码：Adoi：10．3969／．issn．1005—0329．2012．04．007OptimizingtheInletDesignofALiquid-liquidCylindricalCycloneSHIShi—ying，WUYing—xiang，SUNHuan—qiang，LIUHai—fei，ZHANGJian(InstituteofMechanics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Theinfluenceofinletstructureonoil—watersepara

3、tioninacylindricalcycloneissimulatedinthispaper．Thealge—braicslipmodelwhichusedtosimulatetherelativemotionbetweenwater(continuousphase')andoil(particlephase)，mixturemodelinfluentandtheRNGK一￡turbulentmodelareadoptedusingnumericalsimulationbyFluentsoftware．Theeffectofinletshapes、inletcross—se

4、ctionalshapeandtheheightofinletonoil—waterseparationcharacteristicsinaliquid—liquidcylindricalcyclonehavebeenanalyzed．Thenumericalsimulationcanprovideafoundationforstructuraloptimizationdesignofcylindricalcyclones．Keywords：cylindricalcyclone；oil—waterseparation；inletstructure；numericalsimul

5、ation1前言响，发现结构不同，压降和分离效率是不同的；Gay等发现动态旋流器比静态旋流器的分离性能旋流器早在100年前就广泛用于化工、矿物好；Bednarski等探索了人12I直径对旋流器油加工、冶金、煤炭等行业，它利用切向入口使来流水分离的影响，发现入口直径小会造成油滴破碎，的直线运动转换成旋转运动从而形成旋流场，在人口直径大不能使来液在旋流器中形成足够的旋旋流场中由于各组分之间存在密度差异，密度大转强度；ColmanDA等对大直径和小直径的锥的组分向壁面并向下运动形成外旋流，并最终从形旋流器进行了相关试验，得出小直径的旋流器底流口排出¨；密度小的组分逐渐向中心并向能够

6、使油水更好的分离¨叫；丁旭明等对比了不同上运动形成内旋流，并最终从溢流口排出，从而实入口结构对锥形旋流器的分离性能影响，发现入现不同组分的分离，近20年已将旋流器应用到石口结构对其处理量和压降有影响Ll。上述文献油工业中的油水分离。调研表明，前人关于结构对锥形旋流器油水分离旋流器的结构是影响旋流器油水分离性能的性能影响的研究较多，而关于结构对新型柱形旋关键因素，国内外已有不少学者研究了旋流器结流器的分离性能影响的研究却较少，因此本文将构对油水分离性能的影响，并取得了一些重要的重点研究柱形旋流器的人口结构对油水分离性能成果。Liang—YinChu等研究了人口、内溢流管、的影响

7、，包括不同的入口位置、入口形状和入口方底流管等结构对锥形旋流器油水分离性能的影式对柱形旋流器油水分离性能的影响。收稿日期：2011—06—10修稿日期：2011—11—2226FLUIDMACHINERYVo1．40，No．4，2012=(10)2柱形旋流器流场数值模拟c。++(11)2．1数值模拟两相流控制方程本文拟采用修正后的RNGK一￡模型他]、混Re=PJ一ld合多相流模型计算油水在柱形旋流器中的两相流(13)肛动规律，在定常、恒温条件下，可得到三维简化形其中，P即油水相之间的相对雷诺数。式的基