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水力旋流器壓降及壓力分布特性的數值模擬

[2015/12/15]

    目前,水力旋流器結構尺寸的優化成為研究的熱點。了解水力旋流器內的壓力分布規律能更深入揭示旋流器內部能量耗散規律和流動規律、科學地提出能耗降減原理和措施。而壓力損失則直接決定了進料泵的功率和電能的消耗。研究人員利用數值模擬技術,計算得到了不同水力旋流器結構的壓降大小,並得到了壓力分布特性以及各部分的壓降大小,為旋流器的結構和尺寸優化提供了可靠的依據。

   在進行物理問題的數值計算時,最佳的坐標係是坐標軸與計算區域的邊界相適應的坐標係,即貼體坐標係。近年來,應用數值方法生成貼體坐標技術有了很大的發展,滿足了計算區域形狀複雜性的要求。采用貼體網絡對旋流管進行模擬的優點為:能夠適應旋流管細長錐狀結構;能夠在近壁區和軸心位置附近布置較密網格,以適應近壁區和中心位置附近流動參數變化劇烈的要求,更準確地捕捉旋流管內複雜的流動現象;網格線與液流軸向運動方向一致或者接近,可以減少差分格式的數值擴散誤差。而采用貼體坐標的優點是以差分方程和數值計算的複雜化為代價的,但是隨著計算機容量和速度的提高,采用貼體網格對旋流管進行模擬已經證明是可行的。

   對於除油型水力旋流器來說,其總能耗主要取決於外旋流壓降,總體關係為:水力旋流器小錐段所占比例最大,圓筒段最小,尾管段稍大於大錐段,並且各段所占比例隨流量變化近似相同。水力旋流器大錐段的長度一般隻有尾管段的十分之一,但是較大的錐角使得壓力迅速降低。(zc)

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