為了降低旋流器的能量消耗和提高流場的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)了一種雙漸擴(kuò)出口旋流器,采用流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)對新型旋流器進(jìn)行了數(shù)值模擬,用RSM+VOF模型對流場進(jìn)行數(shù)值分析,并將其試驗(yàn)結(jié)果與Hsieh經(jīng)典數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性。模擬結(jié)果顯示:單漸擴(kuò)出口能使壓力降、切向速度和軸向速度減小,雙漸擴(kuò)出口效果最明顯,這使得旋流器能耗最低;改變底流口使得湍流黏度升高,這會(huì)增加渦流的產(chǎn)生,不利于流場穩(wěn)定,溢流口漸擴(kuò)可以降低湍流黏度,增大2個(gè)出口湍流黏度降低最明顯,而且不隨軸向位置發(fā)生變化,流場的穩(wěn)定性大幅提高。研究結(jié)果為深入分析和探究旋流器提供了理論依據(jù)。

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【部分圖文】：

圖1旋流器結(jié)構(gòu)示意

采用SolidWorks軟件對旋流器進(jìn)行三維建模，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，TypeA為常規(guī)旋流器，TypeB為底流口漸擴(kuò)形式，TypeC為溢流口漸擴(kuò)形式，TypeD為雙出口漸擴(kuò)式。由于出口采用漸擴(kuò)形式，因此流場內(nèi)部的速度會(huì)減小，減少渦流的產(chǎn)生，流場更穩(wěn)定。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1....

圖2網(wǎng)格劃分示意

網(wǎng)格劃分是數(shù)值模擬最為重要的一步，網(wǎng)格的數(shù)量，類型和多少都影響模擬精度[13-14]。六面網(wǎng)格具有數(shù)量少，精度高的優(yōu)點(diǎn)，因此本文采用ICEM對旋流器進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分如圖2所示。由于4種旋流器只有在出口處結(jié)構(gòu)不一樣，為了方便，列出TypeA全部網(wǎng)格，后面3種結(jié)構(gòu)只列出....

圖3仿真與試驗(yàn)結(jié)果對比

Hsieh在1988年用LDV對75mm旋流器內(nèi)部流場進(jìn)行了探測[15]，所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)被許多學(xué)者用于自己物理模型的驗(yàn)證，首先設(shè)計(jì)一個(gè)與Hsieh所用物理模型相同的旋流器，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比如圖3所示。從圖中可以看出，模擬值與試驗(yàn)值有良好的一致性，只有在最大值處有偏差，造....

圖4壓力降分布云圖

壓力降是指進(jìn)出口之間的靜壓力壓力差，不同出口結(jié)構(gòu)下的壓力降見表2，可以看出，雙漸擴(kuò)口壓力降最小，有效降低了能量損耗。圖4示出4種水力旋流器的壓力降分布云圖，雙壓力降從壁面沿中心逐漸增大，在空氣柱邊緣達(dá)到最大，TypeA型旋流器的高壓力降區(qū)域范圍最大，從溢流口底端延伸到底流口上端....

本文編號：3959376