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题名旋流后置型超声速分离器激波控制方法数值模拟
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作者
蒋文明
韩晨玉
门惠云
刘杨
周媛媛
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机构
山东省油气储运安全重点实验室
中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院
中海石油(中国)有限公司天津分公司
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出处
《石油与天然气化工》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期8-18,共11页
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基金
国家自然科学基金“基于超音速膨胀过程的天然气脱CO_(2)过程机理研究”(51406240)
山东省自然科学基金“超音速分离管能量分配特性与旋流对相变凝结过程的影响机理”(ZR2019MEE011)
青岛市科技计划项目“海上电絮凝污水净化装置工程设计方法及现场试验研究”(19-6-1-87-nsh)。
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文摘
目的超声速分离是一种基于收缩-扩张喷管的新型气体净化与燃料气加工技术。旋流后置型超声速分离器中的旋流器通常设置在扩压段前,易诱发正激波并破坏分离器内部低温环境,同时,激波难以控制。因此,拟通过优化超声速分离器结构的方式削弱激波的影响。方法①基于热力学和空气动力学的原理,提出了一种适用于旋流后置型超声速分离器的激波控制理论;②根据该理论设计了一种能够控制激波的跨旋流结构,建立了该结构的普适性设计公式;③通过数值模拟研究,分析了跨旋流结构的倾斜角度、渐扩段长度、旋流器的叶片扭转角度3个重要结构参数对激波控制的影响。结果当跨旋流结构的倾斜角度为3.3°、渐扩段长度为107 mm、旋流器的叶片扭转角度为120°时,分离器具有最佳性能。结论相比传统的旋流后置型分离器,添加跨旋流结构可以保证流体流通面积在渐扩段持续增加,从而实现对激波的有效控制,以提高分离器的冷凝和分离效率。
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关键词
超声速流动
激波控制
纯化
旋流后置
数值模拟
跨旋流结构
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Keywords
supersonic flow
shock wave control
purification
rear-swirl
numerical simulation
trans-swirl structure
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分类号
TE96
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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