气固分离与排气一体机减阻的CFD数值仿真

摘要

气固离心分离与排气一体机（简称一体机）是以解决小颗粒分离问题的分离装置，其核心思想是将离心叶轮内置旋风分离器中，利用离心叶轮旋转产生的强大离心力对颗粒进行分离，自从被提出以来已有多届师兄对其进行了相关实验、理论分析和数值计算的研究工作。本文主要是利用CFD数值计算的手段，探索如何降低一体机的压降问题，全文可以得出以下结论：
　　（1）采取 RSM模型可以有效模拟旋风分离器的平均流场和压降，但会在一定程度上低估湍流脉动，进而会过高估计小颗粒的分离效率，但是其计算的较大颗粒的分析效率与实验值符合较好。采取Muschelknautz模型计算的分离效率具备一定准确性，在粒径较大时符合较好，而粒径较小时会低估其分离效率。
　　（2）在同筒径和同流量的情况下，一体机相对于旋风分离器，流场特征没有发生明显变化，切向速度分布符合“组合兰金涡”特点，但切向速度增幅明显，分离效率也远大于旋风分离器。随着切向速度的增加，一体机的压降也显著增加，并且不能实现离心叶轮使一体机整机全压得到提升的设计初衷。
　　（3）通过布置静止导叶的减阻方式，相对于直筒段的延长而言，前者减阻效果更加明显，同时没有较大地影响到切割粒径，而后者随着直筒段长度的延伸，切割粒径增加较大。但是对于较大颗粒的分离而言，延长直筒段长度的方式对此几乎没有影响，而加入静止导叶后则有明显降幅。在布置静止导叶后，一体机的湍流脉动得到了削弱，并有益于小颗粒的分离。

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1绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 一体机结构及工作原理

1.3 国内外研究现状

1.4 课题主要内容

2模拟方法的验证

2.1 旋风分离器几何结构和实验设定

2.2 RSM模型计算的验证

2.3 本章小结

3 一体机与传统旋风分离器的对比

3.1 计算方法

3.2 平均流场对比

3.3 分离效率和总压损失对比

3.4 本章小结

4 降低一体机全压损失的措施探索

4.1 延伸直筒段长度的影响

4.2 静止导叶的影响

4.3 本章小结

5结论与展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文目录