管式離心機(jī)固液兩相流場(chǎng)的數(shù)值模擬

2017-01-15 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

管式離心機(jī)固液兩相流場(chǎng)的數(shù)值模擬

簡(jiǎn)單介紹了管式離心機(jī)的主要技術(shù)狀況、不足及FLUENT軟件;在簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上。從單一相連續(xù)方程入手建立了管式離心機(jī)內(nèi)的固、液兩相流動(dòng)數(shù)學(xué)模型,通過(guò)計(jì)算網(wǎng) 格劃分和邊界條件的確定,用FLUENT二維數(shù)值模擬了該機(jī)內(nèi)的兩相流流場(chǎng)及隨時(shí)間變化的分離狀況.得出了直觀的機(jī)內(nèi)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(jié)果符合該機(jī)的運(yùn)行規(guī)律。為進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ)。

1 引言

管式離心機(jī)是一種高轉(zhuǎn)速、高分離因數(shù)的分離機(jī)。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(zhuǎn)速可高達(dá)10 00o一30 000 dmin,分離因數(shù)可高達(dá)10 00o一30 000,在各行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。比如:潤(rùn)滑油的凈化、口服液的提純、血液制品業(yè)、生物制品業(yè)、飲料業(yè)、制藥行業(yè)、食用油業(yè)、煤焦油的凈化等等。

管式分離機(jī)主要缺點(diǎn)是間歇操作。轉(zhuǎn)鼓容積小。要頻繁地停機(jī)清除沉渣.所以要通過(guò)加強(qiáng)分離理論研究和離心分離過(guò)程研究來(lái)強(qiáng)化管式離心機(jī)分離性能.從而開(kāi)發(fā)出大型的離心分離機(jī)。但是理論研究不能讓人直觀的看到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動(dòng)狀況.所以本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(簡(jiǎn)稱CFD)進(jìn)行數(shù)值模擬,使研究結(jié)果可視、直觀化。從而指導(dǎo)用戶進(jìn)行管式離心機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 物理及數(shù)學(xué)模型的建立

2.1 物理模型的提出

當(dāng)管式離心機(jī)中的管狀轉(zhuǎn)鼓在主軸的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí) 固液兩相懸浮液由進(jìn)液軸承座底部的噴嘴噴射入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的懸浮液。在轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力場(chǎng)的作用下。懸浮液產(chǎn)生分層。固相沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔的外部。由于進(jìn)口速度的作用。液相向上流動(dòng)至離心機(jī)頂部。通過(guò)出液口流出,微量的固相沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。為便于計(jì)算與討論,將其內(nèi)流場(chǎng)分析簡(jiǎn)化為二維軸對(duì)稱模型。

2.2 離心機(jī)兩相流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的建立

對(duì)于多相流的分析.可以將每一相作為目標(biāo)進(jìn)行處理。不考慮相間作用。允許多相以不同的速度運(yùn)動(dòng) 和相互貫穿。假設(shè)混合物中有n相,其中分散相為顆粒,其物理量用下標(biāo)P表示,連續(xù)相為液體,其物理量用下標(biāo)c表示?；谶B續(xù)相和分散相的混合體,可以得出多相流的連續(xù)方程和動(dòng)量方程。

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