旋风分离器内气流压力脉动特性的实验与模拟研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ihuangda
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旋风分离器内强旋流流场具有非稳态、非轴对称的特征,涡核中心以准周期性方式围绕设备几何中心摆动,引起速度场和压力场发生准周期性波动。本文采用实验测量结合数值模拟的方法研究旋风分离器内气流压力脉动特性,确定了气流压力脉动的来源,监视了涡核中心位置的准周期性变化情况,考察了入口颗粒浓度和入口气速变化对气流压力脉动的影响。主要结论有:准强制涡区域内压力脉动最剧烈,其脉动能量和功率会进行传递,致使整个旋风分离器空间内压力脉动主频一致。气相流场中,气流压力脉动时域信号有两个主频,分别来源于准强制涡的旋转和涡核中心的摆动。随着入口气速增加,准强制涡旋转引起的主频近似线性地增大。气固两相流场中,气流压力脉动受准强制涡运动和颗粒运动的双重控制,气流压力脉动时域信号较气相流场增加了一个较低的主频,该主频由灰带浓度和旋转速度的不均匀性造成,并随入口颗粒浓度的增大而增大。旋风分离器涡核中心与几何中心不重合,涡核中心的位置随着时间准周期性变化,且可能受到准强制涡旋转运动的影响。颗粒的加载使气流压力脉动强度减弱,并能改变涡核中心偏离几何中心的程度。本文的研究成果提高了对旋风分离器内非稳态流场的认识。
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