旋風分離器
關注創(chuàng)建者：陳童鞋 創(chuàng)建時間：2015-11-17
旋風分離器的視頻教程
高效旋風分離器在油分中的應用，F(xiàn)luent應用詳解之從三到萬3-1
本視頻是Fluent應用詳解系列之從三到萬的第1篇，為高效旋風分離器在油分中的應用，學習內容： 1、仿真應用的技術路線，從實際問題、分離器仿真原理、DPM原理、邊界條件計算及結果 2、DPM原理及適用條件，DPM是否適用于油分 3、求解設置，根據第一節(jié)和第二節(jié)內容進行實操講解 4、仿真結果處理，對仿真結果進行提煉處理，得到需要的數據 5、仿真結果展示，解決實際問題 視頻中的網格文件見附件
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基于離散相DPM模型的旋風分離器計算
1.ansys meshing網格劃分過程； 2.fluent通用穩(wěn)態(tài)仿真過程； 3.DPM離散相模型講解、使用條件、范圍與參數設置過程； 4.CFD-POST后處理過程，氣相與離散相流動動畫輸出。
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旋風分離器的實例教程
圖 19粒子追蹤信息
從圖中所示信息，可計算旋風分離器效率為：
至此，本例結束。
旋風分離器原理
常用的切向導入式旋風分離器的分離原理及結構如下圖所示。
其主要結構是一個圓錐形筒，筒上段切線方向裝有一個氣體入口管，圓筒頂部裝有插入筒內一定深度的排氣管，錐形筒底有接受細粉的出粉口。含塵氣流一般以12—30m/s速度由進氣管進入旋風分離器時，氣流將由直線運動變?yōu)閳A周運動。旋轉氣流的絕大部分，沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下朝錐體流動。此外，顆粒在離心力的作用下，被甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力，而靠器壁附近的向下軸向速度的動量沿壁面下落，進入排灰管，由出粉口落入收集袋里。旋轉下降的外旋氣流，在下降過程中不斷向分離器的中心部分流入，形成向心的徑向氣流，這部分氣流就構成了旋轉向上的內旋流。內、外旋流的旋轉方向是相同的。最后凈化氣經排氣管排出器外，一部分未被分離下來的較細塵粒也隨之逃逸。
展開 臥式旋風分離器CFD模擬分析 ￥20
臥式旋風分離器主體結構特點
筒體形狀
水平圓柱形主體：與傳統(tǒng)立式旋風分離器不同，臥式采用水平布置的圓柱形筒體，適合空間受限或需水平氣流入口的工況。
長徑比優(yōu)化：筒體長度與直徑比（L/D）通常較小（1.5~3），避免顆粒因過長停留時間導致破碎或粘壁。
進料口設計
切向或螺旋進氣：尿素顆粒氣流以切向或漸開線形式進入，產生旋轉流場；入口風速需平衡分離效率與顆粒破碎風險（通常12~20 m/s）。
矩形或蝸殼入口：蝸殼式入口可降低局部湍流，減少顆粒碰撞破碎。
內部分離結構
導流板/穩(wěn)渦器：筒體內可能增設導流板，穩(wěn)定旋流，防止顆粒向心運動不足導致的逃逸。
二次分離區(qū)：部分設計在主分離區(qū)后增設擋板或擴容段，捕捉細小顆粒。
通過CFD模擬優(yōu)化結構，避免局部高速渦流導致尿素顆粒破碎（粒徑通常需保留在0.5~3 mm范圍內）
1、 模型及邊界
三種臥式旋風分離器結構如下圖所示：
結構一
結構二
結構三
殼體直徑700mm，長度580mm，進風方管長度為450mm，進口方變圓中心對中心
殼體直徑700mm，長度850mm，進風方管長度為450mm，進口方變圓中心對中心
殼體直徑700mm，長度850mm，進風方管長度為550mm，進口方變圓中心偏下
2、 計算參數及邊界
輸送介質：尿素顆粒，顆粒大小：0.8-4mm。
每小時輸送量：12t/h。
輸送風量在2500m3/h左右。
進口為速度進口；
出口為壓力出口；
殼體設置為wall，顆粒碰撞殼體設置相應恢復系數；
3、 結果及分析
展開 實例說明
本實例主要描述利用ICEM CFD進行旋風分離器網格的劃分。在上個實例中，我們描述了如何在ANSYS Workbench中創(chuàng)建旋風分離器幾何模型的詳細步驟。在本例中，我們將采用step by step的方式描述如何采用ANSYS ICEM CFD對旋風分離器進行全六面體網格劃分。
問題說明及策略
本實例要進行網格劃分的幾何模型如圖1所示。
圖1 幾何模型
總體上講，旋風分離器的幾何模型較為簡單，可以當作是一個圓筒狀結構將大部分幾何塊先創(chuàng)建出來，剩下的入口部分可以采用面拉伸的方式進行塊的構建。
詳細步驟
Step 1：加載ICEM CFD模塊
利用上一實例創(chuàng)建的幾何模型，添加ICEM CFD模塊，如圖2所示。
圖2加載ICEM CFD模塊
Step 2：進入ICEM CFD模塊，創(chuàng)建Part
鼠標雙擊B2單元格，進入ICEM CFD模塊。創(chuàng)建三個Part，如圖3所示。將其他的surface歸入walls邊界下。
圖3 創(chuàng)建part
Step 3：創(chuàng)建Block
點擊Blocking標簽頁下創(chuàng)建塊按鈕 ，進行初始塊創(chuàng)建。如圖4所示。
圖4創(chuàng)建初始塊
在數據屬性窗口中進行如圖5所示設置。設置Part名稱為FLUID，這樣導入到FLUENT中后的計算域自動采用流體域。
圖5創(chuàng)建塊
Step 4：進行塊切割
從軸向粗切塊，如圖6所示。
圖6切分塊
Step 5：關聯(lián)并對齊
刪掉多余的塊，并將粗切后的塊與幾何進行關聯(lián)并對齊。需要注意的地方包括：（1）創(chuàng)建輔助幾何以保證塊的形狀；（2）溢流管位置的塊可以在關聯(lián)后進行切分。注意切分順序。最終關聯(lián)對齊后的塊如圖7所示。
展開 關于使用 ANSYS Fluent 離散相模型 (DPM) 項目進行旋風分離器仿真
使用 ANSYS Fluent 對旋風分離器進行穩(wěn)態(tài) CFD 仿真。使用 DPM 跟蹤粒子。考慮無阻力的單向耦合。這意味著流體相將通過阻力和湍流影響顆粒相，而顆粒相對氣相沒有影響。附Fluent案例文件
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