外文翻译--气 —固旋风分离器在FLUENT中的流场数值模拟（译文）

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1、PDF外文：http:/ 1 中文 3880 字  气   固旋风分离器在 FLUENT 中的流场数值模拟  Flow-field Numerical Simulation of Gas-Solid Cyclone Separator based on FLUENT 作者： DENG Qing-fang， Dongyi Zhou， SHEN Ai-ling 起止页码： P740-P743 出版日期（期刊号）： 2010 IEEE DOI 10.1109/ICDMA.2010.88 出版单位： 2010 International Conference on Dig

2、ital Manufacturing & 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。因此由经验可以推断出旋流器分离器在

3、v=18 m/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

4、，成本和可操作性带来方面。由于条件的限制，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。    2   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

5、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*10-5 Pa S，粉尘密度为 280-300kg/m3，粉尘颗

6、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（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。     &n

7、bsp;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。   3 表 1-1 参数  数值  参数  数值  平均质量流量  850 kg/h 涡流内层上剪切颗粒的直径   0.55 mm 物料体积流量  8.14*10-4 m3/s 在筒壁直径上颗粒的最终切速度剪切   1.093 m/s 气体体积流量  0.015 m3

8、/s 在筒壁颗粒直径的最终切速度   32.7 物料密度  2719 kg/m3 阻力系数  36.2 入口收缩因子  0.897 进料限制密度  0.0001 kg/kg 壁面切向速度 oV  15.61 m/s 气体和固体在内壁上的摩擦损失   1.03 Pa 壁面轴向速度 z   1.67 m/s 管线上 sV 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  旋风分离器的数值模拟与结果分析  A  对气  - 固流场基本特征的分析  在旋风分离器内的粒子的运动是非常复杂，尤其是那些小粒子的运动表现出极大的随机性。对于相同的颗粒，它们的运动不同于那些具有相同粉尘含量的粒子。但是入口速度不同，或者粉尘含量不同；进口速度相同，最后的结果不同，一些被俘获，但是另一些从排气管中逃逸。在本文中，分析理解所有云图的基本动态流畅的参数。