基於Y型溢流管結構的疏浚旋流器分離機理研究

《基於Y型溢流管結構的疏浚旋流器分離機理研究》是依託山東科技大學，由劉培坤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於Y型溢流管結構的疏浚旋流器分離機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉培坤
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

航道疏浚泥水具有組分多、工況變化大的特點，採用傳統旋流器分離存在著處理量小、微細顆粒分離效率低的難題。本項目擬研究基於Y型溢流管結構的旋流器分離機理。採用Y型溢流管結構並在其側壁開螺旋孔，可有效消除由於短路流造成的溢流跑粗和空氣柱隨機偏移造成的流體失穩，達到提高分離效率及運行穩定性和增大有效分離空間的目的。通過包含雷諾應力模型、混合模型和離散相模型的數值模擬方法，建立適宜於疏浚泥水分離的旋流多相分離數學模型，並對旋流器內液相和固-液及固-液-氣多相流進行數值模擬。結合三維粒子圖像測速技術，根據不同條件下的性能試驗，對分離模型進行修正，探索不同工況條件下速度、壓力、湍動能的分布特點，研究多組分顆粒群在旋轉流場中的干涉沉降分離機理。項目採用理論分析、數值模擬與試驗測量並舉研究Y型溢流管結構強化分離的機理，研究結果不但可以豐富旋轉流理論，而且還可以為工業最佳化設計高精度旋流器提供理論基礎。

結題摘要

針對傳統旋流器分離微細顆粒時存在的處理量小、分離效率低的難題，本項目通過研究旋流器內部渦流形成及穩定性機理，提出了Y型溢流管、漸擴錐形進料體、鐘型溢流管等有效抑制渦流、消除短路流的結構改良措施；採用鐘型溢流管加固棒的結構有效抑制空氣柱；探索了雙溢流管結構的多產品旋流器並套用於微細顆粒的精細分級，從而實現了增強旋流器內部流場的穩定性、提高分離效率的研究目標。結合CFD數值模擬和PIV技術，揭示了新型設備內部流體的速度、壓力、湍動能分布規律，探明了多組分顆粒群的干涉沉降分離機理，豐富了傳統的旋轉流分離理論。結合理論研究、數值模擬和試驗測量，建立了適宜於多變工況下分離旋流器的數學模型，為新型旋流器的最佳化設計及推廣套用奠定了理論基礎。