旋风分离器数值模拟

因为旋风分离器内部流场是旋流占优， 所以采用Swirl Dominated Flow，不采用 Reynolds Stress模型是因为三维雷诺应力模 型需要求解七个方程，计算量大。
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3 计算：设置参数并求解
入口速度为30m/s，湍流强度为10%，水力直径为0.0543m。迭代3000， 并以出口质量流量判断其收敛与否。
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4 后处理
1μm颗粒的跟 随性比较好，可以 根据颗粒轨迹来分 析流场。
1μm颗粒轨迹
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4 后处理
创建x=0面，显示压力云图。
从其压力云图中可以看出， 两侧压力较高，中间排出管压力 较小，有明显的压力突变；而两 侧延高度方向压降较小；与实验 测量一致。
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4 后处理
创建x=0面，显示其速度矢量。
由于旋风分离器内部流动非常复杂，用 试验或者解析的方法研究分离器内部的流动 状况比较困难。近年来，随着计算机硬件 CFD(计算流体动力学)技术的不断进步，数值 方法成为研究旋风分离器的一种重要手段。 通过对旋风分离器内气固两相进行数值模拟， 揭示旋风分离器内部流场，为优化旋风分离 器的结构提供思路，也为进一步提高分离性 能奠定基础。
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2 前处理：几何建模
利用solidworks进行几何建模 导入gambit
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2 前处理：划分网格
对几何体进行分块，交界面采用interface。采用Hex/Wedge结构化网格， 采用Cooper（制桶）铺层方法
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2 前处理：导入模型
入口为velocity-inlet，出口均为outflow。检查网格，保证最小网格体积 不为零。
旋风分离器内两相流动 数值模拟
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模拟内容
CONTENTS
1 背景及意义 2 前处理 3 计算 4 后处理
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1 背景及意义
旋风分离器是利用气固两相流的旋转， 将固体颗粒从气流中分离出来的一种干式气 固分离装置。与其它气固分离设备相比，具 有结构简单、设备紧凑、性能稳定和分离效 率高等特点。广泛应用于石油、化工、冶金、 建筑、矿山、机械和环保等工业部门。
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3 计算：模型选择
采用稳态，压力基求解器，不考虑重力。湍流模型采用k-epsilon(2 epn) 模型，激活Swirl Dominated Flow（强旋流）。离散相采用DPM模型。颗粒采 用煤粉，颗粒粒径为1um，密度为1000kg/m3
为何不采用Reynolds Stress模型？
从其速度矢量图可以看出， 两侧的速度主要为周向速度，排 气管的速度主要为轴向速度，而 且速度逐渐减小，与已知相符。
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4 后处理
创建z=645截面的压力云图和速度矢量
从压力云图可以看出进口截面中间有个明显的低压区，其速度矢量图可 以明显的看出造旋运动，且中间区域有明显的空白，即周向速度分量很小。