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水力旋流器压降及压力分布特性的数值模拟

[2015/12/15]

    目前,水力旋流器结构尺寸的优化成为研究的热点。了解水力旋流器内的压力分布规律能更深入揭示旋流器内部能量耗散规律和流动规律、科学地提出能耗降减原理和措施。而压力损失则直接决定了进料泵的功率和电能的消耗。研究人员利用数值模拟技术,计算得到了不同水力旋流器结构的压降大小,并得到了压力分布特性以及各部分的压降大小,为旋流器的结构和尺寸优化提供了可靠的依据。

   在进行物理问题的数值计算时,最佳的坐标系是坐标轴与计算区域的边界相适应的坐标系,即贴体坐标系。近年来,应用数值方法生成贴体坐标技术有了很大的发展,满足了计算区域形状复杂性的要求。采用贴体网络对旋流管进行模拟的优点为:能够适应旋流管细长锥状结构;能够在近壁区和轴心位置附近布置较密网格,以适应近壁区和中心位置附近流动参数变化剧烈的要求,更准确地捕捉旋流管内复杂的流动现象;网格线与液流轴向运动方向一致或者接近,可以减少差分格式的数值扩散误差。而采用贴体坐标的优点是以差分方程和数值计算的复杂化为代价的,但是随着计算机容量和速度的提高,采用贴体网格对旋流管进行模拟已经证明是可行的。

   对于除油型水力旋流器来说,其总能耗主要取决于外旋流压降,总体关系为:水力旋流器小锥段所占比例最大,圆筒段最小,尾管段稍大于大锥段,并且各段所占比例随流量变化近似相同。水力旋流器大锥段的长度一般只有尾管段的十分之一,但是较大的锥角使得压力迅速降低。(zc)

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