刘 琳，窦华书，陈小平

(浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州 310018)

锥面母线曲率对旋风分离器性能影响的数值模拟

刘 琳，窦华书，陈小平

(浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州 310018)

为研究锥面母线曲率对旋风分离器内部流场以及分离性能的影响，采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)进行数值模拟，并用能量梯度理论分析内部涡流场的稳定性。研究发现：随着锥面母线曲率的增大，旋风分离器内部气流切向速度的最大值变大，旋风分离器的上行流量变小；当母线曲率在1.7×10-4～3.4×10-4之间时，该结构的旋风分离器最符合“高效率低压降”的要求；通过分析组合涡的结构特性，发现当母线曲率在1.7×10-4～3.4×10-4之间时，外涡的主要切向速度分布趋势最接近理论自由涡的速度分布，并且此时的准自由涡区域占组合涡结构的比例相对较大。根据能量梯度理论，自由涡分布具有最好的稳定性，从而在本质上解释了该结构获得最优性能的原因。

旋风分离器；曲率；能量梯度理论；压降；分离效率

0 引 言

旋风分离器结构简单，造价低廉，能耗适中，维护方便，一直是工业中常用的气固分离设备,对消除污染、减少烟气中颗粒排放量以及保障人类健康起到了重要作用。但是由于其内部湍流运动复杂，流体流动总是伴随着短路流、二次流、漩涡以及压降，对分离性能造成消极影响。

牛顿和斯托克斯的论著对旋风分离器分离物理机理进行了阐述，为分析流体运动中颗粒的受力情况奠定了基础。……