带叶片的旋风分离器内部流场分析

导读：本项目基于ANSYS FLUENT某企业的带叶片旋风分离器的内部流场进行了仿真分析，为其产品的优化设计提供了重要的参考依据。

项目背景：旋风分离器是一种典型的流固分离装置，在石油、化工、化学、能源、矿业、环境等多个领域都有着较为广泛的应用。在旋风分离器中，气固两相流沿入口切向进入分离器，分离器的器壁对进入的介质有着约束的作用，使原本直线运动的两相改变成沿轴向下的螺旋运动，逐渐运动到锥体部分，这种运动方式称为外漩涡。在这种旋转运动的过程中，旋风分离器的内部流场中的固体颗粒因离心力的作用而产生一个沿向外的力，当离心力足够大的时候，颗粒被甩向外壁，在于外壁碰撞后，动能大部分都损失掉，颗粒最后会随着旋转气流运动到达排灰口后完成分离。而外旋涡运动的气流在运动过程中使周边的压力变高导致旋风分离器中心轴附近形成低压区，此时气流在运动到一定位置后，会向中心部分汇集，形成与外旋涡运动方向一致的在分离器内部由下向上螺旋运动的内漩涡。形成的内漩涡不断向上运动，从而气流与没有分离的固体小颗粒一同从上部分的排气口分离出来。到此，气固两相相互分离开来。

旋风分离器工作流程图

工业用旋风分离器

数值仿真构建：

1、几何模型处理

2、模型网格划分

3、仿真设置

（1）颗粒分布

Rosin-Rammler分布在数值仿真时有着广泛应用，因为通常在实验过程中，颗粒直径和数量并不完全符合上述的正态分布，所以在本项目的模拟过程中，采用Rosin-Rammler分布进行颗粒在流场中的分布模拟，颗粒粒径及分布设置如下：

（2）气相场性能条件设置

气体密度设置为1.225 kg/m^3，气体粘度设置为1.7894×10^-5 Pa.s，气体流速为20m/s，使用无滑移壁面。

仿真结果：

本项目仿真计算所得的旋风分离器内流场分布如下所示：

旋风分离器垂直剖面图

旋风分离器切片图

结语：本项目对某企业带叶片旋风分离器的内部流场进行了细致的仿真分析，在一定程度上节省了企业生产制造成本，有助于企业降本增效。

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