水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟.pdf

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1、2015年第43卷第12期流体机械文章编号：1005—0329(2015)12—0011—06水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟邱发成，徐飞，全学军，代黎(重庆理工大学，重庆400054)摘要：利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明，雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比，WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区，射流保持

2、较好的完整性；压降突跳区，射流呈袋式破碎雾化；高压降区，射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于z轴比较对称，整个WSA内在射流一旋流耦合场之上的区域压力最大，其次是WSA的分离空间，在排气管进口区域压力最小。关键词：雷诺应力模型；VOF模型；射流雾化；回流比；压降特性；水力喷射空气旋流器中图分类号：TH173；TQ028文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．12．003NumericalSimulationofGasPhasePressureDropinaWate

3、r-spargedAerocycloneQIUFa—cheng，XUFei，QUANXue-jun，DAILi(ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China)Abstract：Thegaspressuredropandflowfieldinawater-spargedaerocyclonewassimulatedusingmultiphaseflowmodelofthevolumeoffluid(VOF)basedonReynoldsstressmo

4、del(RSM)．Theresultsindicatedthattheadoptedmodelcouldbettersimu-latethegasphasepressuredrop，liquidphaserefluxratioandthejet—cyclonecouplingfield．ThegasphasepressuredropoftheWSAcouldbedividedintothreedifferentzoDes，i．e．1owpressuredropzone，pressuredropjumpzonea

5、ndhighpressuredropzone．Thewaterjetmaintainstheintegritypreferablyinthelowpressuredropzonewhilethewatermaintainsthejetatomizationlikebagbreakupinthepressuredropjumpzoneandthewatermaintainsthejetatomizationlikeshearbreakupinthehighpres—suredropzoue．Thepressure

6、distributionintheWSAisalmostsymmetricalaxially，andthehighestpressurezoneexistsinthetoppartofthecouplingfield，thelowestpressurezoneliesintheinletareaoftheventilationtubeandthepressureofthesepera—tionspaceismoderate．Keywords：Reynoldsstressmodel；VOFmodel，；atomi

7、zation；refluxratio；pressuredropcharacteristics；WSA1前言利用旋流场的静态超重力作用，实现强化气液传质和反应的过程。WSA在用于废水脱氨、湿法液体射流雾化现象已在航空发动机、汽车内烟气脱硫、含Cr(VI)废水处理等气液传质与反应燃机等领域得到了较广泛的应用¨咱J，但在化工方面取得了良好的效果。领域的应用还有待于大力拓展。实际上，液体射目前，已经对WSA的液体射流部件的结构、流在气流场中的破碎雾化是一种很好的强化气液气液传质机理、气相压降特性、射流流型等方面，开展了

8、较为系统的研究J。前期研究表明，传质和多相反应的方式。水力喷射空气旋流器(WSA)是一种新型高效的无填料气．液传质设WSA的气相压降与传统单纯的旋风分离器相比，表现出不同的压降特性，随着气速的增加可将其备，它是利用液相射流在气相三维旋流场中的雾分为低压降区、压降突跳区、高压降区3个区域，化现象，形成液体射流与气体旋流耦合场，同时又其气相压降变化的特性与其内部气液两相的作用收稿日期：20