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水力旋流器瞬的徑向湍流分析

[2018/1/28]

   取消強製渦前後,水力旋流器的徑向湍流度及相對湍流度分布如圖1、2和圖3、4所示。

圖1 無強製渦水力旋流器切向相對湍流度分布圖2 無強製渦水力旋流器徑向湍流度分布圖3 有強製渦水力旋流器徑向相對湍流度分布圖4 無強製渦水力旋流器徑向相對湍流度分布

  從分布態勢來看,在兩種水力旋流器中,都是隨著旋轉半徑的減小,徑向湍流度增加而相對湍流度降低。根據湍流理論,在流動方向具有正速度梯度的流動中,相對湍流強度有下降的趁勢,而在具有負速度梯度的流動方向,湍流有增加的趨勢,這是通過對生成湍流的能量的分析而得出的結論。在水力旋流器中,徑向速度隨半徑的減小而增加,即在流動方向具有正速度梯度,從而相對湍流度減弱。

  需要指出的是,從空間速度梯度的符號來判定相對湍流度的變化,其前提是流動方向與速度梯度的變化方向一致。當兩者不同時,情況就複雜得多,需要考慮這兩個方向脈動速度的相關函數的符號,在理論上尚無確定的結論。但就水力旋流器而言,實測結果表明,切向及軸向相對湍流強度沿徑向的變化仍然隨該方向相應速度的增加而降低,或隨該方向相應速度的減小而增強。

  從圖1、2和圖3、4可見,在無強製渦水力旋流器中,徑向湍流度有所減小,相對湍流度亦然。前者顯然與徑向平均速度較低有關,後者則再次表明了中心固體棒對流場的稱定作用及對徑向流動的限製作用。

  在水力旋流器的三維湍流中,徑向湍流的作用非常重要。雖然被分離顆粒沿徑向的分布由離心力及徑向阻力所支配,但徑向湍流的擴散作用也必然要影響到這一分布。同時,徑向湍流的存在還使得顆粒所受的斯托克斯阻力及徑向“浮力”發生脈動。因此,取消強製渦以後較小的徑向湍流將有利於顆粒在徑向的規律性分布。

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