旋转型分离器流场中粒子运动的数值解析

第35卷第8期2007年8月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vo1．35No．8Aug．2007旋转型分离器流场中粒子运动的数值解析朱彤，野崎勉，徐成海，张世伟(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004)摘要：作为固液分离器的基础研究，应用龙格一库塔法对进入旋转态液体中的固体粒子由运动开始到被分离完成的全过程进行了数值计算。动力学模型中除考虑了重力、浮力、流体粘性力外，还考虑了假想质量力、Basst力、Sfman扬力以及压力梯度力等多种力的作用。在实验装置中与数值计算参数相同的条件下进行了可视化实验研究。计算结果发现，在运动开始阶段，粒子的粒径越小，加速度越大，很快进入运动平衡状态，相反粒子粒径越大，加速度越小。运动的第2阶段，直径大的粒子仍在加速运动，因此不同直径的粒子运动之间存在一个运动加速度、速度及位移逆转现象。数值解析结果与可视化实验结果进行了比较，证明了数学模型与计算结果的正确性。关键词：分离机；旋转流场；粒子运动；数值模拟；多相流中图分类号：TK730．2文献标识码：A文章编号：1005—9954(2007)08-0037-05Numericalanalysisofparticlemotioninflowfieldofrevolvingsolidliquidseparatorrevolving-typesolid-liquidseparatorZHUTong，TsutomuNozaki，XUCheng-hai，ZHANGShi-wei(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，NortheasternUniversity，Shenyang110004，LiaoningProvince，China)Abstract：Tobethefundamentalstudyofsolid-liquidseparator，Runge-Kuttamethodwasappliedtocalculatingthewholeprocedurefromstartingtimeofmovementtotheseparationendingofasolidparticlewhichwasthrownintotherotatingcylindricalfluid．Inmathematicalmodel，besidesgravity，buoyancyandfluidviscousforce，theforcessuchasartifactbodyforce，Basstforce，Sffmanliftingforceandpressuregradientforcewereconsidered．Thevisualizationexperimentwascariedoutintheexperimentsetatthesameconditionofparametercalculation．Thenumericalcalculationresultsshowthatatthebeginningofmotion，thesmallerthediameteroftheparticlebecomes，thelargertheparticlemotionaccelerationis，thusquicklyenteringthemotionalbalancedstate；onthecontray，thelargerthediameteroftheparticlebecomes，thesmallertheparticlemotionaccelerationis．Inthesecondstage，theparticleinlargediameterisalsoaccelerated；thephenomenonofdifferentmotionacceleration，velocityanddisplacementreversionexistsamongtheparticlesindiferentsizes．Thecomparisonoftestingandcalculationresultprovesthecorrectnessofmathematicalmodelandnumericalcalculation．Keywords：separator；rotationalflowfield；particlemotion；numericalsimulation；muhiphaseflow为解决工业和生活废水的排水系统以及河流、湖泊、水库等环境中沉积污泥的清理与回收问题，本文以作者等开发的泥沙清理系统¨中离心分离器为研究对象，对分离旋转流场中固体粒子的运动特性进行了数值解析与可视化实验研究。一般认为，