基于FLUENT气固两相流数值模拟与分析

旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析1旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析旋风分离器是一种广泛应用于化工、环保、电力等领域的气固分离设备，其利用离心力将气固两相流中的颗粒物分离出来，一般被用作除尘和粉尘回收设备。

本文将介绍旋风分离器的气固两相流数值模拟及性能分析。

气固两相流是指气体与固体颗粒混合物流动的状态。

旋风分离器中的气固两相流在进入设备后，经过导流装置后便会进入旋风筒，此时气固两相流呈螺旋上升流动状态，颗粒物受到离心力的作用被抛向旋风筒壁，而气体则从旋风筒顶部中心脱离，从出口排放。

因此，旋风分离器气固两相流的流体物理特性显得尤为重要。

本文采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对旋风分离器气固两相流进行数值模拟。

对于气体流动部分，采用了二维轴对称的控制方程式，包括连续性方程、动量方程和能量方程，而对于颗粒物流动部分，采用了颗粒物轨迹模型（Particle Tracking Model，PTM）。

在数值模拟过程中，采用了FLUENT软件进行求解，其中的数值算法采用双重电子数法（Electron Electrostatic Force Field，E3F2）。

数值模拟结果显示，在旋风分离器中，气体的流速主要集中在筒壁附近，而在离筒中心较远的地方，则流速较慢，颗粒物则以螺旋线的方式向旋风筒壁移动，并沿着筒壁向下运动。

颗粒物在旋风筒中受到离心力的作用后，其分布状态将随着离心力的变化而变化，最终沉积在筒壁处。

数值模拟结果还表明，旋风分离器的分离效率随着旋风筒直径的增加而增加。

为了验证数值模拟结果的可信度，实验室制作了一个小型旋风分离器进行了实验研究。

实验结果表明，数值模拟与实验结果相比较为一致，通过数值模拟可以较好地描述旋风分离器中气固两相流动的情况并用于性能预测。

综合来看，数值模拟是一种较为有效的旋风分离器气固两相流性能分析方法，可以较好地预测旋风分离器的分离效率和颗粒物的分布状态，为旋风分离器的设计和优化提供了有力支持综上所述，本文利用数值模拟方法和实验研究相结合的方式，对旋风分离器的气固两相流动性能进行了分析。

基于 FLUENT 气固两相流数值模拟与分析高德真;李佳璐;李德臣;刘姝;王晓宁【摘要】The pneumatic transmit experiments with the size of sand of 1.2 mm were carried out with compressed air as pumped in the T pipeline experimental bench.Numerical simulation analysis is carried out of the pneumatic transmit process under different condition of the transmission flow and pressure,whereas the change of pressure drop and gas-solid two phase volume fraction in branch pipe was achieved.Numerical simulation results show that,pressure drop is proportional to the transmission flow and pressure in the lower part of the pipe,whereas particle volume fraction is inversely proportional to the transmission flow but proportional to transmission pressure.Gas volume fraction is proportional to flow,but it is inversely proportional to pressure.The simulation results are in good accordance with the experiment results.The study provides relevant basis for the further research of the pneumatic conveying.%以 T 型管道为试验平台，利用压缩空气输送直径为1.2 mm 的沙粒进行气力输送试验。

基于CFD模拟的喷粉塔内气固两相流行为分析喷粉塔是一种用于固体颗粒物的喷涂、喷粉等工艺的设备。

在塔内，固体颗粒物与气体同时存在并发生相互作用，形成气固两相流。

为了更好地理解和优化喷粉塔的工艺条件，研究人员常常使用计算流体力学（CFD）模拟来分析塔内气固两相流行为。

CFD模拟是一种基于数学模型和计算方法的流体力学分析工具，通过离散化和数值计算等技术手段，可以模拟流体和固体在空间和时间上的运动和相互作用。

在喷粉塔的研究中，CFD模拟可以帮助研究人员了解塔内气固两相流的分布、速度、浓度等重要参数，从而优化塔内流体的运动和固体颗粒物的沉积。

首先，在进行CFD模拟前，需要建立一个合适的数学模型来描述塔内气固两相流的行为。

常见的模型包括 Euler-Euler 双流模型和 Euler-Lagrange 两流模型。

Euler-Euler 双流模型将气体和固体颗粒物视为两个相互作用的连续流体，通过求解两个连续体的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程来模拟流动行为。

Euler-Lagrange 两流模型则将气体视为连续流体，而固体颗粒物视为离散的颗粒，通过追踪颗粒在流场中的轨迹来模拟其运动和沉积过程。

接下来，进行CFD模拟时，需要确定适当的边界条件和初始条件。

边界条件包括入口和出口条件，用于描述流体和颗粒物的初始速度、浓度以及其他相关参数。

初始条件则是指在模拟开始时，流场和颗粒物分布的初始状态。

通过合理选择和设置这些条件，可以更准确地模拟塔内气固两相流的行为。

在模拟过程中，需要选择合适的数值计算方法和离散化技术来求解流体和颗粒物的守恒方程。

常用的方法包括有限体积法、有限元法和拉格朗日法等。

这些方法可以根据具体问题的特点和要求，选择合适的离散化格式和求解算法，提高模拟结果的准确性和计算效率。

进行CFD模拟时，需要考虑塔内气固两相流的复杂性和多物理场的相互作用。

气固两相流的特点包括固体颗粒物的沉积、悬浮、弥散、聚集等过程，以及气体的扩散、对流等传输机制。

基于Fluent软件的流化床的气固两相流模型研究基于Fluent软件的流化床的气固两相流模型研究1. 引言气固两相流是指气体和固体颗粒同时存在且相互作用的流体系统，其广泛应用于化工、能源、环境等领域。

其中，流化床是一种常见的气固两相流设备，其特点是颗粒床层的非均匀性和颗粒与气体之间的复杂相互作用。

为了更好地理解和优化流化床的性能，研究人员创造了各种流态模型，并利用计算流体力学（CFD）软件进行模拟和研究。

本文将介绍基于Fluent软件对流化床的气固两相流模型进行的研究。

2. 模型建立基于Fluent软件对流化床的气固两相流模型进行研究首先需要建立适当的数学模型。

在模型建立过程中，考虑到颗粒的二维流动特性，我们采用了欧拉-拉格朗日方法，即将流体相视为连续介质，颗粒相视为离散颗粒。

然后，我们引入了连续相动力学方程和离散相运动方程，以描述气固两相之间的相互作用。

其中，连续相动力学方程包括连续相速度、压力和密度的变化等，离散相运动方程则考虑了颗粒的运动速度和位置等。

3. 模型求解在建立气固两相流模型后，我们利用Fluent软件进行数值求解。

首先，根据实际流化床的几何尺寸和操作条件，对计算域进行网格划分，并设定边界条件。

然后，通过求解连续相动力学方程和离散相运动方程，我们可以获得气固两相流的速度场、浓度场以及压力场等结果。

通过对结果进行分析和比较，我们可以得到流化床内气固两相之间的相互作用规律。

4. 结果与讨论根据模型求解的结果，我们可以得到一系列流化床内气固两相流的特性参数，如颗粒床层的压降、气固两相的混合程度等。

通过对这些参数的分析，可以评估流化床的性能，进而优化流化床的设计和操作。

此外，还可以对流化床的内部流动特征进行研究，如颗粒的运动规律、颗粒间的碰撞等，以深入理解流化床的工作原理。

5. 研究的局限性与展望通过基于Fluent软件对流化床的气固两相流模型的研究，我们可以得到一定的研究结果和结论。

硕士学位论文旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析NUMERICAL SIMULATION AND PERFORMANCE ANALYSIS OF GAS-SOLID TWO PHASE FLOW IN CYCLONE SEPARATOR汪 林哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TU834.6国际图书分类号：626工学硕士学位论文旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析硕士研究生：汪林导师：朱蒙生 副教授申请学位：工学硕士学科、专业：水力学及河流动力学所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TU834.6U.D.C: 626Dissertation for the Master Degree in EngineeringNUMERICAL SIMULATION AND PERFORMANCE ANALYSIS OF GAS-SOLID TWO PHASE FLOW INCYCLONE SEPARATORCandidate:Supervisor:Academic Degree Applied for: Speciality:Affiliation:Date of Defence:Degree-Conferring-Institution:Wang LinAssociate Prof. Zhu Mengsheng Master of Engineering Hydraulics and River Dynamics School of Municipal & Environmental Engineering July, 2007Harbin Institute of Technology摘要摘要近年来，随着人们环境保护意识的加强，以旋风分离器为代表的各类除尘设备已经成为防治大气污染的主力军，在消除大气污染、保障人类健康及生态环境方面发挥着重要作用。

基于Fluent的旋风分离器气固两相流数值模拟郝睿源【期刊名称】《《新技术新工艺》》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】5页(P35-39)【关键词】旋风分离器; 气固两相流; 数值模拟【作者】郝睿源【作者单位】西南石油大学机电工程学院四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8旋风分离器内部流场较为复杂，属于典型的三维湍流强旋流场，具有非线性、时变性等特点，而颗粒在旋风分离器内的运动则更为复杂。

若想更好地提高旋风分离器的分离性能，就需要深入研究旋风分离器内气固两相流的流动情况。

主要存在3种研究方法：计算流体力学法、实验法和理论分析法。

早期对旋风分离器的研究基本都是理论分析法，为了能够更简便地了解旋风分离器的气固两相流情况，很多学者[1-2]都提出了各种各样的研究假设，所得出的理论研究结果与实际情况存在着一定的差异；而后又有较多的学者通过实验方法来对旋风分离器的分离机理进行研究，并将理论模型与实验数据进行拟合，进而得出了一系列的经验模型，但这些经验模型无法通用于全部类型的旋风分离器，只能对有限的问题进行解决。

计算流体力学法则是近年来随着计算机技术、数值计算方法发展起来的一种研究方法，目前已经取得了较快的发展。

有鉴于此，本文通过建立正确的CFD数学模型，应用Fluent软件来对旋风分离器内气固两相流进行数值模拟研究。

1 数值模拟1.1 几何模型的建立和网格的划分采用ANSYS DM(design model)建模，为了准确反映旋风分离器内部实际的流场情况，对几何模型未作任何简化，保持其几何尺寸与实验结构尺寸完全一致(见图1)，将排尘口的中心处设置为坐标原点，沿着旋风分离器中心轴线向上的方向为z 轴正方向。

而数值计算的关键步骤在于网格的划分，网格划分也是流场数值模拟的前处理过程，最终计算结果的精度会直接受到网格质量的影响，若网格质量较差，还有可能会导致最终计算结果出现严重的失真现象。

粉碎机分离装置气-固两相流研究——基于FLUENT曹丽英;武佩【摘要】针对传统饲料粉碎机存在分离效率低的问题,提出了一种可实现单机上循环粉碎的新型物料分离原理的饲料粉碎机,该结构有效地破坏了环流层的影响.基于有限元思想,利用FLUENT软件对粉碎机分离装置内的气-固两相流场进行了数值模拟,获得了影响分离效率的重要因数,对物料分离效率及其影响因素的关系进行了分析.模拟分析与试验研究取得了较为一致的结果,为该粉碎机的设计及研究提供了一定理论根据.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】4页(P23-26)【关键词】锤片式粉碎机;分离效率;气-固两相流;数值模拟【作者】曹丽英;武佩【作者单位】内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特010018【正文语种】中文【中图分类】S817.12+20 引言造成传统锤片式饲料粉碎机效率低的主要原因是环流层的存在，使得物料的分离效率低于破碎效率[1]。

针对这一问题，笔者提出一种可在单机上实现循环粉碎的新型物料分离原理的饲料粉碎机，并制造了样机[2]，结构如图1所示。

其工作原理是：物料在粉碎室中被粉碎，粉碎后的碎物料沿粉碎室切线方向，在气流带动及转子抛射的双重作用下被输送到出料口的分离筛；符合粒度的物料立即过筛，没过筛的大颗粒物料在粉碎室中心负压及物料自重的作用下，沿粉碎室中心再回到粉碎室进行循环粉碎。

物料的粉碎过程在粉碎室中完成，分离过程则在粉碎室外部的分离装置中进行。

前期研究中发现：分离装置的结构参数以及气-固两相流的运动参数是物料分离的重要影响因素。

1 气-固两相流的数值模拟1.1 几何建模及数学模型基于有限元法，运用FLUENT软件对分离装置中的物料分离过程进行气-固两相流模拟，以考查物料浓度、回料管出口负压及分离装置弯曲半径对物料分离效率的影响规律。

将分离装置的三维几何实体模型导入GAMBIT中，生成计算区域的实体模型，再对其进行网格划分建立其有限元模型[3-5]。

基于FLUENT气固两相流的研究作者：向东来源：《山东工业技术》2016年第21期摘要：气固两相流是气力输送过程需要解决的关键问题，气力输送是以空气为载体在管道中输送粉尘或者固体的技术。

以水平渐扩管为载体，建立气力输送过程中气固两相流的理论模型，利用FLUENT软件对气力输送过程进行模拟分析，分别从速度场、压力场等方面进行分析。

通过模拟得出，水平渐扩管可以把速度能转化成压力能，能有效减小气力输送过程中固体颗粒对输送管道的磨损，提高管道的使用寿命。

关键词：气力输送；FLUENT；两相流；低气压DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.2470 前言气力输送是以空气为载体在管道中输送粉尘或者固体的技术，气力输送系统是一种以高压罗茨风机或回转式风机为压气设备，以气锁阀为供料设备的输送系统。

气力输送技术因其具有输送效率高、能耗低、污染少、设备简单可靠等优点现在越来越多的用在发电、食品加工、化工等领域。

气力输送过程中，压力沿着管道是逐渐降低，这会使得空气膨胀，气体与固体的相对速度增大，导致气固两相对管道的撞击和磨损加剧，输送距离越长，磨损越严重，在管路系统中安装一个扩张型的管道能有效的缓解这个问题。

王琨等人用试验的方法得出了在水平渐扩管气固输送能力与固气比、扩散角、管径比等因素有关。

李勇等人对试验进行了改进，得出了管路系统安装一个渐扩的管道能有效缓解气固在运行中的磨损问题。

衣华等人通过对渐扩管的研究发现渐扩管能使得气流速度减低，把气体速度能转变成压力能，从而减小气固对管路的磨损。

可以看出，对气力研究管路的研究目前已经取得了很大的成就，但大部分人仅仅集中在试验研究这块，很少有人从理论和模拟的角度对其机理进行分析。

本文利用FLUENT软件对气固两相流在水平扩散管中的流场、压力场规律进行分析。

1 模型建立1.1 物理模型建立渐扩前后两管段管径分别由d 与 D表示，其值分别为 60mm和 80mm；扩散角度分别为4° 6°、 8°、 10°、12°。

基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟气力输送是一种常见的固体颗粒输送技术，通过气体的运动将固体颗粒推送到目标位置。

在许多工业领域中，气力输送被广泛应用于原料处理、煤粉燃烧、水泥生产等过程中。

在实际工程中，了解气固两相流的行为对于优化系统设计和操作至关重要。

本文将介绍基于FLUENT软件的气力输送浓相气固两相流数值模拟方法，并讨论其在工程实践中的应用。

气力输送中，固体颗粒在气体的推动下运动，其行为受到气体速度、压力、颗粒浓度等因素的影响。

在数值模拟中，通过建立和求解基于气固多相流动方程组的数学模型，可以模拟和预测气力输送过程中的关键参数，如颗粒速度、浓度分布、压力损失等。

而FLUENT软件作为一种广泛应用于多相流数值模拟的工具，在气力输送中也得到了有效应用。

首先，建立气力输送的数学模型是数值模拟的基础。

气固两相流动的数学模型可以通过包含连续相和离散相的两个连续方程和两个动量守恒方程来描述。

通过该模型，可以确定气体相和固体相的速度、浓度和压力分布，进而得到系统内气体固体两相混合的行为。

其次，利用基于FLUENT软件进行气力输送的数值模拟。

FLUENT软件提供了多相流模型的求解器和预处理工具，可以快速且准确地模拟各种气固两相流动现象。

在建模过程中，可以设置物理边界条件、离散算法和求解器选项，以最好地适应实际情况。

利用FLUENT软件，可以模拟不同工况下的气力输送过程，并研究其对系统性能和效率的影响。

在进行气力输送浓相气固两相流数值模拟时，除了建立合适的模型和使用适当的数值方法外，还需要合理地选择和设定模型参数。

例如，气体和颗粒的物理属性、颗粒-颗粒、颗粒-壁面的相互作用以及颗粒的初始分布等参数都会影响模拟结果的准确性和可信度。

因此，在使用FLUENT软件进行气力输送模拟时，需要进行一系列的验证和校准工作，以确保模拟结果的可靠性和准确性。

在工程实践中，基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟可以应用于多个方面。