水力旋流器分离过程的数值模拟研究(2)

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Keywords：Hydrocyclone；Solid-liquid separation；Numerical simulation；CFD

1 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 流场基本特点及基本方程 1

1.3 国内外研究现状 4

1.4 本文研究内容及研究方法 5

2 旋流器工艺参数的选择 7

2.1 水力旋流器 7

2.2 水力旋流器的结构及工作原理 8

2.3水力旋流器的主要参数 9

2.3.1 结构参数 9

2.3.2 操作参数 12

3 水力旋流器数值计算方法的研究 13

3.1 CFD软件的介绍 14

3.1.1 CFD软件的概念 14

3.1.2 CFD的组成 14

3.2 计算模型与方法 14

3.2.1湍流模型 15

3.2.2 混合模型 16

3.2.3 离散格式 16

3.2.4 压力插补格式 18

3.2.5 压力与速度的耦合 18

4 水力旋流器液相流场的数值模拟 19

4.1水力旋流器的网格划分 19

4.2 水力旋流器液相的数值模拟方法研究 20

4.2.1 定义液相流体的物理属性 20

4.2.2边界条件的设定 20

4.3 水力旋流器液相流场分析 21

4.3.1速度分布 22

4.3.2压力分布 26

4.3.3流场湍流结构的研究 29

4.4不同操作条件下的流场分析 30

5 总结与展望 39

5.1主要结论 39

5.2创新点 39

5.3应用展望 40

致谢 41

参考文献 42

附录 44

1 绪论

1.1 概述

在工业快速发展的年代，水力旋流器的需求也在不断扩大，其在分离领域的重要性是不可忽视，水力旋流器的设计简单，操作便捷，其容量也比较高，且使用和维护成本较低等优点，水力旋流器在煤油产业、选矿、医辽、环境保护和食用食材等众多行业。随着社会的发展，对水力旋流器分离技术运用有了更多的要求与更高的挑战。因此，需要发展低能耗的设备，面对这样的情况，开发出有较高性能的固—液分离技术变得至关重要。在之前研究的固液分离,很大一部分重力分离设备的原则。重力分离设备,在水力旋流器是相对较大的离心力,在同样的能力,物料停留时间的分离设备,材料在水力旋流器内的停留时间更小；设备面积小，价格便宜，加工量大，可获得很好的溢出产品，分类效率高。由于这些优点，水力旋流器在固液分离领域中变得越来越重要。

水力旋流器结构虽然简单，但是内部流场却不简单，所以对内部流场进行分析比较复杂。从20世纪起，人们研究水力旋流器都是通过实验得到的，由于实验条件的约束，研究的结果周期长，其费用较高。