但是，如果理论分析以及流场模拟可以帮助分析流体流动和结构尺寸对水力旋流器的分离性能和压力特性的影响，由此可减少研究时间节约实验材料以及实验所需费用，在工程应用上有很大价值，本文研究主要的方法是运用数值模拟进行分析，使用FLUENT软件包模拟水力旋流器中流体流动的现象，包括使用GAMBIT绘制水力旋流器的三维图形，计算域的网格划分技术以及边界条件的设定，在不同模型操作参数条件下，分别研究其对水力旋流器分离过程的影响，从而为水力旋流器的优化提供一定的技术基础及依据。

 1.2 流场基本特点及基本方程

研究发现,流动的涡流半自由涡和强迫涡相互耦合形成的漩涡。由于入口雷诺数 较大,雷诺应力大于粘性压力、湍流流场的雷诺剪切应力远远大于粘性应力,涡流的粘度大于应力,忽略流体粘性应力。因此本文研究忽略流体粘性应力。

（1）切向速度

    一般来说，在主速度矢量分成三个分速度，即切向速度、径向速度、轴向速度，除了中心轴附近之外，切向速度是最大的。在切向速度产生离心力作用情况下，水力旋流器内两相或多相才能进行分离，它象征了液体流动的能力，并能进行固体颗粒运动，并能形成离心作用，及对所承载的质点形成离心效应的能力。进口流体的初速度以及离旋转轴中心的距离大小取决了切向速度。

微元流体分析

在气旋的边缘，切向速度的随着半径的增加而增大。在旋流器的边缘的截面上截取一微元，如图所示。在单元质量下微元体的离心力为 ，与压力梯度相平衡，所以有：

如图，绕单位面积一圈的速度环量：

所以在一个旋转的流体流动边界，任何一个小的元件的速度环量等于零，所以在这个区域的旋转流是没有旋转流动，是一个潜在的流量。则可以得到   (1-3)

（2）径向速度

    在理想情况下，旋转液流可理解为平面流势涡与平面上点汇所构成的，因此径向速度 的方向是向中心的，所以得：   (1-4)

式中 —流量（通过半径 为的圆柱面的单位长度下的流量）

对实际情况，径向速度规律是       (1-5)

其中n要通过实验测得。

（3）轴向速度

   轴向分速度  即沿轴心线运动的分速度， 沿径向和轴向的分布规律要比

 和 一复杂得多，在理论分析上要引入很多假设。不同方向的溢出和下溢的轴向速度的方向也不同。当流体流动方向相同,你所需要的使用不同的方法在点的轴向速度(r,z)的轴向速度 。

 (1-6)源-自/751+文,论`文'网]www.751com.cn

塞流假定：      (1-7)

    上式求出的是在半径 到 半径间的轴向平均速度，可用于计算的轴向截面的循环流速。

长圆管中的压力流假定：

如图所假设的：忽略端口效应、 、 、轴对称 、 与Z坐标无关、不考虑惯性力、流动为定常流 。

 化简得    (1-8)

（4）旋流器内的压力分布

因为径向速率 和轴向速率 比切向速度 要小得多，分析压力分布沿半径,所以不妨通过分析切向速度沿半径的分布。

 一般势流旋转区是无旋流动，因此利用伯努力方程来计算压力分布。设在圆柱形的壁面，r=R（圆柱半径)处的压力 、 、任意半径r处的压力为P、速度为 ， 处的速度为 ,则得

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究内容及研究方法

固液水力旋流器在许多行业都被运用应用，如环保、医疗卫生、食品加工、选矿[13]、陶瓷、建材等。为了与当今对降低能耗的要求相结合，当务之急是需要开发出高速度分离、高脱水度、高分离精度固液分离技术。 水力旋流器分离过程的数值模拟研究(3):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_56692.html