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文檔簡介
1、漩流中間包是一種新型中間包,由于漩流室的引入,既可以實現(xiàn)湍流控制器的作用,還可以在基本不改變原有中間包結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,避免離心中間包所必需的外加電磁設(shè)備,具有改善中間包內(nèi)流場、促進(jìn)夾雜物聚集長大、上浮和去除等優(yōu)點。 本文對漩流中間包進(jìn)行了物理模擬和數(shù)值模擬,詳細(xì)分析了漩流室內(nèi)流場的特征,得到了中間包內(nèi)的流動狀態(tài)、濃度變化趨勢和漩流室內(nèi)流場的分布規(guī)律。通過對流場的數(shù)值模擬,分析了漩流室的加入對中間包內(nèi)夾雜物去除的影響。模擬結(jié)果表明,
2、由于漩流室的加入使湍動能耗散主要集中在漩流室內(nèi)部,有利于夾雜物的聚合長大;由于入口位置的非對稱布置,造成了漩流中間包內(nèi)流場明顯的非對稱流動,本文通過數(shù)學(xué)物理模擬為進(jìn)一步優(yōu)化漩流中間包內(nèi)漩流室的位置和參數(shù)提供理論依據(jù)。 本文利用計算流體動力學(xué)CFD商業(yè)軟件FLUENT6.2.16對漩流中間包內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。對雙流中間包進(jìn)行停留時間分布實驗和利用染色法顯示流場,在深入了解漩流室內(nèi)流場的基礎(chǔ)上,模擬研究了多種漩流室組合情況下
3、的漩流中間包內(nèi)流場、濃度場,并與物理模擬的結(jié)果進(jìn)行了比較。通過本文的數(shù)學(xué)物理模擬研究,得到了如下結(jié)論: (1)對于漩流室內(nèi)部流場的模擬,網(wǎng)格質(zhì)量要求并不嚴(yán)格、結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格都可以得到令人滿意的結(jié)果;經(jīng)過計算比較可得:在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下,最佳的計算漩流室內(nèi)流場的湍流模型是RNG-k-ε模型和RSM模型而且兩者都能較好地模擬漩流室內(nèi)流場;SIMPLEC算法和QUICK差分格式以及壓力的PRESTO格式是比較好的計算漩流室內(nèi)流場的設(shè)
4、定策略。 (2)漩流室內(nèi)切向速度起主導(dǎo)作用,其分布具有組合渦的特點,漩流室內(nèi)的流場大致呈現(xiàn)蘭金(Rankin)渦的特點分布,以最大速度點為界,內(nèi)部是準(zhǔn)強制渦,外部是準(zhǔn)自由渦,軸向速度有回流,徑向速度值較小,軸心區(qū)域處的速度梯度較大,由于非對稱分布因而對漩流室的研究必須是三維的。 (3)漩流中間包由于漩流室的加入,使得湍動能的耗散主要集中在漩流室內(nèi)部,利于夾雜物的碰撞、聚合、上浮去除。 (4)不加漩流室時,中間包結(jié)
5、構(gòu)對稱,流場總體呈現(xiàn)對稱分布;漩流室的加入引起入口位置的非對稱分布使得漩流中間包內(nèi)的流場呈非對稱分布。 (5)中間包內(nèi)示蹤劑在不同時刻的濃度分布,物理模擬結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果有相同的趨勢,不同方案的漩流室組合可改善中間包內(nèi)流場的非對稱分布,對直徑為200mm的漩流室而言,高度為90mm的漩流室對中間包內(nèi)流場的非對稱的影響最小,高度為220mm、260mm時非對稱程度明顯,就整體方案而言,高度為140mm入口方向旋轉(zhuǎn)60度漩流室的加
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