旋风分离器内气固两相运动的数值仿真研究

本文采用数值模拟方法对旋风分离器内两相流动进行了数值仿真。针对旋风分离器内三维强旋流的特点，连续相模型采用雷诺应力输运模型，离散相模型选用颗粒随机轨道模型，对Lapple型旋风分离器内的气固两相运动进行了仿真，获得气体相的速度场、压力场分布以及颗粒相的运动轨迹，其数值计算结果与试验数据吻合较好。 通过对仿真结果的分析，并结合试验数据，揭示出一系列新的现象，主要归纳为：旋风分离器内的旋转流场中存在一内边界，其速度头为零。在旋风分离器的进口处存在短路流，形成短路流的原因是进口处的气流相互碰撞，在内筒壁附近形成了乱流；指出设置偏心内筒是减小短路流的有效措施之一。沿旋风分离器轴线方向，由于气体间的相互挤压，使得源汇成对交替出现，表明强制涡的轴线呈螺旋状。对于被旋风分离器所收集的颗粒群，不同粒径的颗粒在旋风分离器中的停留时间不相同，大于某一临界粒径的颗粒会在锥体内保持圆周运动，其停留时间较长，而临界粒径以下的颗粒在旋风分离器内的停留时间较短。这些研究成果对新型旋风分离器的开发有较大的指导意义。