涡流管内三维强旋流流场数值模拟

根据流体在涡流管内流动的强旋流特点,建立涡流管内流体流动的三维物理模型,采用计算流体力学中Realizable κ–ε模型对涡流管内流动进行数值模拟,得到切向、轴向与径向流速的分布规律,并对涡流管内部流场的循环流特性进行详细分析。在此基础上,利用量纲一分析方法将数值结果与前人的实测结果加以比较,在一定程度上验证了模拟结果的精确性。数值结果表明,涡流管内的流体流动呈现出复杂的三维流动状态,从旋涡的角度来看,有准自由涡与准强制涡的组合运动;从轴向与切向运动的合成而言,有外旋流与内旋流之分;从径向与切向的综合流动分析,则有所谓的螺旋流存在;就径向与轴向运动的合成而言,则有循环涡流的存在;轴向流速包络面是内外旋气流的分界面,内外旋气流以循环涡流的形式通过轴向零速包络面不断进行传热传质交换。

基于Fluent的涡流管性能及三维强漩流流动的数值模拟

采用Fluent数值模拟的方法,对R41、R32、R23、R290、R134a和R1234yf进行三维数值模拟,得到工质对涡流管制冷效应、制热效应以及分离效应的影响规律,并以R41分析涡流管内部三维压力场、流场和温度场的分布规律。模拟结果表明:R41的制冷、制热以及分离效应最好,最大分离效应为5.2 K。涡流管内部呈现复杂的三维强漩流流动状态;管内漩涡流动是自由涡和强制涡的组合;内部存在顺流、逆流、循环流流动状态,冷热流体的分界点是顺流和逆流的交界处,顺流和逆流流体以循环流形式在分界点进行热量交换。

直流式旋风分离器内部流场的实验研究

对一种直流式旋风分离器内部的流场进行了细致的测量，得到了速度和静压在分离器内的分布，并指出分离器内存在气体旋转的不稳定现象。试验中发现分离器稳流锥和排气管的长度对分离器性能有较大影响。通过实验数据拟合得到了分离段旋转速度的经验表达式。

旋流分离器内流动特性的模拟分析研究

为了研究旋流分离器内三维气相流场的流动特性,在非稳态下采用LES模型对旋流分离器内气相流场进行了数值模拟和计算。通过数值模拟,得到了旋流分离器内的切向速度、轴向速度的分布规律,模拟结果表明:大涡模型适合于三维强旋流的流场模拟,分离器内部的流动空间可分为外侧下行流与内侧上行流两个区域,在不同的流动区域中,速度场的分布有较大的不同,流场的流动特性也有很大的差异。

涡流管内三维强旋转流场数值模拟与分析

涡流管内可压缩气体的强旋转流动是涡流管能量分离的根本原因和驱动力,因而涡流管内流场研究是揭示涡流管能量分离物理机制的首要关键问题。由于涡流管内可压缩气体的三维强旋转湍流流动,实验测量中存在诸多问题,而CFD数值模拟技术对此具有很大的优势。文中以涡流管内部流场为研究对象,建立了涡流管计算域模型并进行网格划分,讨论了边界条件、湍流模型以及线性方程组求解策略等问题,对不同冷气流率下的涡流管内三维强旋流流场结构特性进行数值模拟,获得了不同冷气流率下的旋转运动、轴向运动、径向运动和循环流的分布特性。研究表明Realizableκ-ε湍流模型能够充分反映强旋流动特点,数值模拟结果与文献中实验值基本吻合。