管式離心機固液兩相流場的數值模擬

2017-01-15 by:CAE仿真在線來源:互聯網

管式離心機固液兩相流場的數值模擬

簡單介紹了管式離心機的主要技術狀況、不足及FLUENT軟件;在簡化的基礎上。從單一相連續方程入手建立了管式離心機內的固、液兩相流動數學模型,通過計算網格劃分和邊界條件的確定,用FLUENT二維數值模擬了該機內的兩相流流場及隨時間變化的分離狀況.得出了直觀的機內不同截面上的速度分布及分離顆粒的體積分布云圖。模擬結果符合該機的運行規律。為進一步深入研究奠定了基礎。

1 引言

管式離心機是一種高轉速、高分離因數的分離機。通常適用于固體含量低于1%、固體顆粒小于5 p,m 及固體與液體的密度差很小的懸浮液的澄清;也適用于輕液與重液的密度差小且分散性很高的乳濁液的分離。因其轉速可高達10 00o一30 000 dmin,分離因數可高達10 00o一30 000,在各行業中應用非常廣泛。比如:潤滑油的凈化、口服液的提純、血液制品業、生物制品業、飲料業、制藥行業、食用油業、煤焦油的凈化等等。

管式分離機主要缺點是間歇操作。轉鼓容積小。要頻繁地停機清除沉渣.所以要通過加強分離理論研究和離心分離過程研究來強化管式離心機分離性能.從而開發出大型的離心分離機。但是理論研究不能讓人直觀的看到轉鼓內流體流動狀況.所以本文采用計算流體動力學(簡稱CFD)進行數值模擬,使研究結果可視、直觀化。從而指導用戶進行管式離心機的優化設計。

2 物理及數學模型的建立

2.1 物理模型的提出

當管式離心機中的管狀轉鼓在主軸的帶動下高速旋轉時固液兩相懸浮液由進液軸承座底部的噴嘴噴射入轉鼓內。進入轉鼓的懸浮液。在轉鼓高速旋轉所產生的離心力場的作用下。懸浮液產生分層。固相沉積在轉鼓內腔的外部。由于進口速度的作用。液相向上流動至離心機頂部。通過出液口流出,微量的固相沉積在轉鼓的內壁上。為便于計算與討論,將其內流場分析簡化為二維軸對稱模型。

2.2 離心機兩相流場數學模型的建立

對于多相流的分析.可以將每一相作為目標進行處理。不考慮相間作用。允許多相以不同的速度運動和相互貫穿。假設混合物中有n相,其中分散相為顆粒,其物理量用下標P表示,連續相為液體,其物理量用下標c表示。基于連續相和分散相的混合體,可以得出多相流的連續方程和動量方程。

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