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基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟
  • ISSN号:1000-1298
  • 期刊名称:《农业机械学报》
  • 时间:0
  • 分类:S275.6[农业科学—农业水土工程;农业科学—农业工程] TQ028.54[化学工程]
  • 作者机构:[1]长沙理工大学水利工程学院,长沙410004, [2]长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,长沙410004, [3]中南大学机电工程学院,长沙410083, [4]湖南农业大学工学院,长沙410128
  • 相关基金: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)
中文摘要:

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。

英文摘要:

Due to the complexity of the fluid field in hydrocyclone and the difficulty of mastering the law of sediment motion,an Eulerian-Lagrange liquid-solid multiphase turbulence model combined with the kinetic theory of granular flow was used to carry out simulation based on coupled CFD-DEM watersediment two-phase flow in a hydrocyclone,which analyzed the trochoid and speed of single sediment,speed of sediment group,the moving pattern and distribution of sediment group. The simulation results show that the smaller the sediment size was,the closer the distance was,the more easily uprising from downward trend to upstream,and the more difficult to be separated. For the particles of 40 μm in diameter,sediment peak appeared in the interface of cylinder and cone and the separation effect of sediment was easy to be affected. But for the particles of 50 μm and 60 μm,sediment peak appeared in cone part and sediment had a better separation effect. Through tracking single sediment and sediment group,it can be found that the sediment almost stay in circular motion in cylinder. In cone part,sediment not only stays in circular motion but also obviously runs in line movement when they enter insediment settling. Analyzing the moving pattern and distribution of single sediment and sand group provides a microscopic method for understanding separation efficiency and also provides an effective research method for the further study of the hydrocyclone performance.

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期刊信息
  • 《农业机械学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
  • 主编:任露泉
  • 地址:北京德胜门外北沙滩一号6号信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:njxb@caams.org.cn
  • 电话:010-64882610 64867367
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1298
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1964/S
  • 邮发代号:2-363
  • 获奖情况:
  • 荣获中国科协优秀期刊二等奖,1997~2000年连续4年获中国科协择优资金,被列入中国期刊方阵,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42884