溢流管对旋流器分离性能的影响及优化研究

论文摘要

本文主要介绍了油水分离用水力旋流器溢流管目前的发展状况及应用情况,从数值模拟角度出发,采用雷诺应力湍流模型,应用SIMPLEC算法,对油水分离水力旋流器内部流场进行数值模拟。通过改变溢流管结构尺寸从而进一步改善水力旋流器的分离性能,设计了凸出式、渐缩式、渐扩式、W式、倒Y式等多种新结构形式的溢流管。本文首先从流体的流动规律着手,理论上分析了水力旋流器内部流场的速度场分布和压力场分布规律。对比不同结构形式的溢流管,总结在同一种结构下不同尺寸角度的溢流管对分离效率的影响,并指出各种结构形式的优缺点,确定最终溢流管结构。通过对油水分离系统的实验研究,将实验数据同数值模拟结果进行了比较。可以看出,数值计算与实际测量数值基本趋势一致,说明理论计算结果具有一定的可信度,从而验证本文所采用的数学模型及算法对水力旋流器内部流场的数值计算是可行的,所选用的优化参数是合理的,优化结果比较好。本文工作为进一步研究油水分离用水力旋流器溢流管结构优化设计提供一定的理论基础和借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 水力旋流器数值计算模型的选取
• 1.1 网格划分
• 1.2 多相流模型的选择
• 1.3 求解器的选择
• 1.4 湍流模型的选择
• 1.5 边界条件
• 1.6 压力-速度耦合算法的确定
• 1.7 离散格式的选择
• 1.8 本章小结
• 第二章 水力旋流器的变参数模拟
• 2.1 物性参数及初始计算条件
• 2.2 压力场的分布规律
• 2.3 速度场分布规律
• 2.3.1 切向速度
• 2.3.2 轴向速度
• 2.3.3 径向速度
• 2.4 溢流管结构参数对分离性能的影响
• 2.4.1 溢流管直径的影响
• 2.4.2 溢流管伸入长度的影响
• 2.4.3 油滴直径的影响
• 2.4.4 溢流管壁厚的影响
• 2.4.5 凸出式溢流管的影响
• 2.4.6 渐缩式溢流管的影响
• 2.4.7 W 式溢流管的影响
• 2.4.8 渐扩式溢流管的影响
• 2.4.9 倒Y 式溢流管的影响
• 2.4.10 倒Y 式改进式溢流管的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 新结构溢流管水力旋流器实验研究
• 3.1 实验方案及具体流程
• 3.1.1 实验方案
• 3.1.2 系统流程
• 3.2 实验系统简介
• 3.3 实验数据分析
• 3.3.1 W 式溢流管
• 3.3.2 倒Y 改进式溢流管
• 3.4 实验结果分析
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要