渐变出口旋流器内部流场的数值模拟

发布时间：2024-04-20 12:00

　　为了降低旋流器的能量消耗和提高流场的稳定性,设计了一种双渐扩出口旋流器,采用流体动力学(CFD)技术对新型旋流器进行了数值模拟,用RSM+VOF模型对流场进行数值分析,并将其试验结果与Hsieh经典数据进行对比,验证了数值模拟的正确性。模拟结果显示:单渐扩出口能使压力降、切向速度和轴向速度减小,双渐扩出口效果最明显,这使得旋流器能耗最低;改变底流口使得湍流黏度升高,这会增加涡流的产生,不利于流场稳定,溢流口渐扩可以降低湍流黏度,增大2个出口湍流黏度降低最明显,而且不随轴向位置发生变化,流场的稳定性大幅提高。研究结果为深入分析和探究旋流器提供了理论依据。

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【部分图文】：

图1旋流器结构示意

采用SolidWorks软件对旋流器进行三维建模，结构示意如图1所示，TypeA为常规旋流器，TypeB为底流口渐扩形式，TypeC为溢流口渐扩形式，TypeD为双出口渐扩式。由于出口采用渐扩形式，因此流场内部的速度会减小，减少涡流的产生，流场更稳定。具体结构参数见表1....

图2网格划分示意

网格划分是数值模拟最为重要的一步，网格的数量，类型和多少都影响模拟精度[13-14]。六面网格具有数量少，精度高的优点，因此本文采用ICEM对旋流器进行六面体网格划分，网格划分如图2所示。由于4种旋流器只有在出口处结构不一样，为了方便，列出TypeA全部网格，后面3种结构只列出....

图3仿真与试验结果对比

Hsieh在1988年用LDV对75mm旋流器内部流场进行了探测[15]，所得到的试验数据被许多学者用于自己物理模型的验证，首先设计一个与Hsieh所用物理模型相同的旋流器，模拟结果与试验结果对比如图3所示。从图中可以看出，模拟值与试验值有良好的一致性，只有在最大值处有偏差，造....

图4压力降分布云图

压力降是指进出口之间的静压力压力差，不同出口结构下的压力降见表2，可以看出，双渐扩口压力降最小，有效降低了能量损耗。图4示出4种水力旋流器的压力降分布云图，双压力降从壁面沿中心逐渐增大，在空气柱边缘达到最大，TypeA型旋流器的高压力降区域范围最大，从溢流口底端延伸到底流口上端....

本文编号：3959376