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管式離心機(jī)固液兩相流場(chǎng)的數(shù)值模擬

時(shí)間：2015-07-08         來源：http://www.beecar.cc           點(diǎn)擊量：

      簡(jiǎn)單介紹了管式離心機(jī)的主要技術(shù) 狀況、不足及FLUENT軟件；在簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上。從單一相連續(xù)方程入手 建立了管式離心機(jī)內(nèi)的固、液兩相流動(dòng)數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算網(wǎng) 格劃分和邊界條件的確定，用FLUENT二維數(shù)值模擬了該機(jī)內(nèi)的兩相流流場(chǎng)及隨時(shí)間變化的分離狀況．得出 了直觀的機(jī)內(nèi)不同截面上的速度分布及分離顆粒的體積分布云圖。模擬結(jié)果符合該機(jī)的運(yùn)行規(guī)律。為進(jìn)一 步深入研究奠定了基礎(chǔ)。  

1 引言  
        管式離心機(jī)是一種高轉(zhuǎn)速、高分離因數(shù)的分離機(jī)。通常適用于固體含量低于1％、固體顆粒小于5 p,m 及固體與液體的密度差很小的懸浮液的澄清；也適用于輕液與重液的密度差小且分散性很高的乳濁液的分 離。因其轉(zhuǎn)速可高達(dá)10 00o一30 000 dmin，分離因數(shù)可高達(dá)10 00o一30 000，在各行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛 。比如：潤(rùn)滑油的凈化、口服液的提純、血液制品業(yè)、生物制品業(yè)、飲料業(yè)、制藥行業(yè)、食用油業(yè)、煤焦 油的凈化等等。  
        管式分離機(jī)主要缺點(diǎn)是間歇操作。轉(zhuǎn)鼓容積小。要頻繁地停機(jī)清除沉渣．所以要通過加強(qiáng)分離理論研 究和離心分離過程研究來強(qiáng)化管式離心機(jī)分離性能．從而開發(fā)出大型的離心分離機(jī)。但是理論研究不能讓 人直觀的看到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動(dòng)狀況．所以本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(簡(jiǎn)稱CFD)進(jìn)行數(shù)值模擬，使研究結(jié)果 可視、直觀化。從而指導(dǎo)用戶進(jìn)行管式離心機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。  
2 物理及數(shù)學(xué)模型的建立  
2．1 物理模型的提出  
        當(dāng)管式離心機(jī)中的管狀轉(zhuǎn)鼓在主軸的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí) 固液兩相懸浮液由進(jìn)液軸承座底部的噴嘴噴 射入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的懸浮液。在轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力場(chǎng)的作用下。懸浮液產(chǎn)生分層。固相沉 積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔的外部。由于進(jìn)口速度的作用。液相向上流動(dòng)至離心機(jī)頂部。通過出液口流出，微量的固相 沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。為便于計(jì)算與討論，將其內(nèi)流場(chǎng)分析簡(jiǎn)化為二維軸對(duì)稱模型。  
2．2 離心機(jī)兩相流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的建立  
        對(duì)于多相流的分析．可以將每一相作為目標(biāo)進(jìn)行處理。不考慮相間作用。允許多相以不同的速度運(yùn)動(dòng) 和相互貫穿。假設(shè)混合物中有n相，其中分散相為顆粒，其物理量用下標(biāo)P表示，連續(xù)相為液體，其物理量 用下標(biāo)c表示。基于連續(xù)相和分散相的混合體，可以得出多相流的連續(xù)方程和動(dòng)量方程。

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