基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟

发布时间：2017-10-17 09:52

  本文关键词：基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟

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【摘要】：针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。模拟结果表明,沙粒粒径越小,沙粒向下运行的距离越短,越容易从下降流中进入到上升流中,越难以分离。粒径为40μm的沙粒,在圆柱体与圆锥体交界面处出现沙粒峰值,分离效果易受影响,而50μm和60μm沙粒在圆锥体部分出现峰值,具有较好的分离效果。通过跟踪单个沙粒和沙粒群的运动可知,沙粒在圆柱体内主要作圆周运动,进入到圆锥体部分,沙粒既有圆周运动,又有明显的进入沉沙口的直线运动。分析大量沙粒个体和群体运动以及群体分布情况能从微观角度了解水力旋流器的分离效率,是水力旋流器性能研究的有效手段。
【作者单位】： 长沙理工大学水利工程学院;长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室;中南大学机电工程学院;湖南农业大学工学院;
【关键词】： 水力旋流器 水沙运动 离散元法 计算流体力学 耦合 数值模拟
【基金】：国家自然科学基金项目(51379024) 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA100507) 湖南省水利科技项目(湘水科计[2013]243-21)
【分类号】：TV142
【正文快照】： 引言水力旋流器是利用离心力分离固液两相流体的高效分离设备,其结构简单、操作方便、分离效率高、占地面积小,目前被广泛应用于农业灌溉、水利等领域的水沙分离处理。近几年,计算流体力学(CFD)在水力旋流器的研究运用已较为普遍。采用计算流体力学技术对水力旋流器进行模拟的

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