基于响应曲面法旋风分离器的自然旋风长

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基于响应曲面法旋风分离器的自然旋风长

差和拟合不足误差，后者包括高阶项和交互项.
一般认为旋风分离器自然旋风长主要受如下
几个因素的影响，即 a / D，b / D，De / D，（ h - S）/ D，
lnR（e Re 的对数），"p / "g 以及 Stk50 等. 其中，Re =
"g Vin D / #，Stk50
= "p d2p Vin . 本文仅考虑前 5 个变量， l8# D
（东南大学洁净煤发电与燃烧技术教育部重点实验室，南京 210096）
摘要：利用商业计算流体力学软件 Fluent 6. 1 对不同结构尺寸以及运行条件下旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟，基于响应曲面法并利用统计软件 Minitab V14 得到了旋风分离器自然旋风长新的预测模型. 对预测模型分析后表明，除了入口面积和排气芯管直径影响自然旋风长外，入口风速、旋风器高度以及排气芯管的插入深度也会不同程度地影响自然旋风长. 由于自然旋风长预测模型考虑了更多的影响因素，和以前的模型比较能更好地反映旋风分离器的结构尺寸及运行条件对其性能的影响. 关键词：响应曲面法；旋风分离器；自然旋风长；预测模型中图分类号：TK223. 22 文献标识码：A 文章编号：1001 - 0505（2006）02-0247-05
流场. 本文应用 CFD 商业软件 Fluent 6. l 对旋风分
离器气相流场进行了数值模拟，计算中采用 RSTM
模型，计算时采用的离散方法及其边界条件参见文
献［8］. 对于 RSTM，计算很难达到收敛，残差似乎
呈现出循环的趋势，这种趋势意味着流场中出现瞬
时现象. 因此本文在出现这种情况时采用非稳态计算，此时时间步长取为 0. 025 S. Hoffmann 等［9］认

基于响应曲面法的涡旋管分离器结构优化

基于响应曲面法的涡旋管分离器结构优化
胡瑜;王锁芳;梁晓迪
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】采用响应曲面法和数值模拟方法,以涡旋管分离器结构参数为设计变量,以分离效率和压降为目标函数,对涡旋管结构进行四因素的优化设计分析。

结果表明:叶片数量对压降和分离效率影响较小;旋转角度对压降影响较弱,但对分离效率影响显著,且旋转角度与螺距及中心轴轴径对分离器分离性能的交互作用明显;螺距和中心轴轴径对压降和分离效率影响较大,且两者对分离器压降的影响有着很强的交互作用;与初始模型相比,基于响应曲面法设计的优化模型性能较佳。

【总页数】6页(P166-171)
【作者】胡瑜;王锁芳;梁晓迪
【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于响应曲面法的泥沙分离器的数值模拟
2.基于响应曲面法径向入口旋风分离器的结构优化
3.基于响应曲面法的旋风分离器结构优化
4.基于响应曲面法小型旋风分离器的多目标优化
5.基于响应曲面法的旋风分离器排气管优化研究
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旋风分离器数值模拟ppt课件

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2 前处理：几何建模
利用solidworks进行几何建模导入gambit
4
2 前处理：划分网格
对几何体进行分块，交界面采用interface。采用Hex/Wedge结构化网格，采用Cooper（制桶）铺层方法
5
2 前处理：导入模型
入口为velocity-inlet，出口均为outflow。检查网格，保证最小网格体积不为零。
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旋风分离器内两相流动数值模拟
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模拟内容
CONTENTS
1 背景及意义 2 前处理 3 计算 4 后处理
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1 背景及意义
旋风分离器是利用气固两相流的旋转，将固体颗粒从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。与其它气固分离设备相比，具有结构简单、设备紧凑、性能稳定和分离效率高等特点。广泛应用于石油、化工、冶金、建筑、矿山、机械和环保等工业部门。
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3 计算：设置参数并求解
入口速度为30m/s，湍流强度为10%，水力直径为0.0543m。迭代3000，并以出口质量流量判断其收敛与否。
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4 后处理
1μm颗粒的跟随性比较好，可以根据颗粒轨迹来分析流场。
1μm颗粒轨迹
9
4 后处理
创建x=0面，显示压力云图。
从其压力云图中可以看出，两侧压力较高，中间排出管压力较小，有明显的压力突变；而两侧延高度方向压降较小；与实验测量一致。
由于旋风分离器内部流动非常复杂，用试验或者解析的方法研究分离器内部的流动状况比较困难。近年来，随着计算机硬件 CFD(计算流体动力学)技术的不断进步，数值方法成为研究旋风分离器的一种重要手段。通过对旋风分离器内气固两相进行数值模拟，揭示旋风分离器内部流场，为优化旋风分离器的结构提供思路，也为进一步提高分离性能奠定基础。

响应曲面设计

响应曲面设计可以用于优化实验过程，通过调整实验参数，获得最佳的实验结果。
局限性分析
模型依赖性
响应曲面设计依赖于建立的数学模型，如果模型不准确或不合理，会影响实验结果和优化效果。
实验成本
为了获得准确的实验数据，需要大量实验样本和资源，增加了实验成本。
适用范围
响应曲面设计适用于具有明确目标函数的实验，对于一些复杂或不确定的实验系统，其适用性可能有限。
制药工业
在制药工业中，响应曲面设计可用于优化药物合成的工艺条件，提高药物的有效性和安全性。
环境工程
在环境工程领域，响应曲面设计可用于优化污水处理、废气处理等过程，提高处理效果和资源利用率。
02
响应曲面设计的基本原理
实验设计原理
01
02
03
中心复合设计
以实验中心点为中心，设计多个实验点，以获取更全面的实验数据。
数据收集
整理实验数据，确保数据的准确性和完整性。
数据分析
使用适当的统计分析方法对数据进行处理和分析，包括拟合模型、检验假设、优化响应等。
模型验证与优化
模型验证
通过比较实际响应值与模型预测值来验证模型的准确性。如果模型预测值与实际值存在较大偏差，需要对模型进行修正或重新设计实验。
模型优化
基于统计分析结果，对模型进行优化以获得更好的响应。这可能包括调整实验因素的水平、选择不同的实验设计方法等。优化后的模型可用于指导实验设计和生产实践。
总结词
利用响应曲面设计优化生物发酵过程，提高菌体生长和产物生成。
详细描述
在生物发酵过程中，选择合适的培养条件，如温度、pH、溶氧浓度等，以获得最佳的菌体生长和产物生成。通过响应曲面设计方法，确定最优的培养条件组合，提高菌体生长和产物生成的效率，缩短发酵周期。

旋风分离器英文文献翻译

旋风分离器的经向入口结构的气固流场数值模拟Jie Cui, Xueli Chen,* Xin Gong, and Guangsuo Yu——上海华东理工大学国家煤气化重点实验室，2002.3.7对应用在多喷嘴对置气化系统中的一个简单的气体与颗粒离分装置——旋风分离器径向入口结构改进的研究现状进行了回顾。

在高效率的前提下径向入口旋流器更适合高压工业运行环境。

应用计算流体动力学（CFD）技术为基础的模型来研究一种新型旋风分离器的性能。

用这一方法，用雷诺应力模型来描述湍流，然后由拉格朗日随机模型来描述粒子流。

该方法很好的验证了测量与预测结果之间联系的有效性。

结果表明，即使速度流场不是几何对称和三维非稳态，但它是准周期的。

此外，还有存在一个涡核现象在旋风分离器中。

因为离心力，颗粒浓度分布是不均匀的。

根据粒子的运动特征，分布区域可分为三个部分。

较大的颗粒比较小的更容易分开。

但超过某一临界值的大小时颗粒将不会在旋风分离器的锥形墙底部被收集，然后发生凝滞。

这将导致在旋风分离器的锥形部分发生严重侵蚀。

此外，分离效率与粒径的增大、径向进气旋风分离器切点的直径是小于相同的入口条件下的传统旋风分离器的。

简介多喷嘴对置气化系统是由煤处理、煤气发生炉、煤气净化和黑色的水处理工艺组成。

煤气净化在整个运行在较高的温度和压力系统中起着重要的作用。

它是消除在气化炉生产的合成气才到达旋风分离器下出口之前的颗粒。

多喷嘴对置气化系统净化过程是采用搅拌机、旋风器和洗涤器组合的，它与在GE气化合成气净化技术是不同的。

旋风分离器的存在提高了净化效果和系统操作的稳定。

旋风分离器被广泛应用于工业应用，在空气污染控制及气固分离和气溶胶采样等。

随着结构简单、制造成本低和适应极其恶劣的条件下运行，旋风分离器成为在科学与工程除尘应用设备领域中最重要的装备之一。

在一般情况下，传统的旋风分离器通常采用切向进气道结构。

霍夫曼和Louis纷纷推出关于分离器上锥与切向入口气旋的一些设计要点。

热工学

基于响应曲面法旋风分离器的自然旋
风长＝ｔｒｌｏｔｘｌｎｔｓｆｙｌｎＮａａｖｒｇｈｃｏｅｕｅｅｏｃ
ｓｐａａｏｓａｅｏｒｓｏｓｓｒａｅｅｒｔｒｂｓｄｎｅｐｎｅｕｆｃ
维普资讯
Байду номын сангаас
１０２
中国学术期刊文摘Ｇ— 模糊聚类对系统输入／出数据空Ｋ输间进行快速聚类分解，避免了聚类数确定的盲目性；然后在每个子空间中利用最小二乘法辨识出相应的线性子模型，再将各子模型通过模糊加权求和以得到精确的系统全局模型．同时，为保证各聚类子空间内样本的 “ 线性化度 ” 采用，新的综合聚类指标，并利用免疫遗传算法来求解该聚类问题，以克服迭代算法易陷入局部极小和对聚类初始化敏感的缺点．该方法能充分利用运行数据中所包涵的对象动态特性信息，以描述过程的全局非线性．最后通过几个典型实例验证了该方法的有效性、准确性．图２参１８关键词：多模型建模；递阶聚类；Ｇ— Ｋ模糊聚类；免疫遗传算法：热工过程
ｍｅｏｏｏｙ刊，中］钱付平（ｔｄｌｇ［ｈ／东南大学洁净煤发电与燃烧技术教育部重点实验室，南京２０９）１０６，章名耀，／东南大学学报（自然科学版）２０，３（）４～．０６６２．７一一２
２１５
ｓｓｍ［，中］初云涛（ｙｔ刊ｅ／华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，武汉４０７）３０４周怀春，中国电机工程学报．２０，／一０６

基于响应曲面法小型旋风分离器的多目标优化

基于响应曲面法小型旋风分离器的多目标优化梁文龙 1 戴石良 1，2 田伶 11南华大学土木工程学院 2湖南核三力技术工程有限公司摘要：本文采用RSM 湍流模型对不同尺寸参数的旋风分离器气固两相流场进行数值模拟，基于响应曲面法建立旋风分离器的欧拉数和分割粒径的预测模型。

结果表明：排气管直径对欧拉数及分割粒径的影响极其显著，随着排气管直径的增大，欧拉数先迅速减小后缓慢增大，分割粒径增大。

入口高度和入口宽度对欧拉数及分割粒径的影响极其显著，随着入口高度和入口宽度的增大，欧拉数增大，分割粒径增大。

总高对分割粒径的影响显著，随着总高的增大，分割粒径减小。

优化模型相比于Stairmand 基准模型，欧拉数降低58%，分割粒径降低41%。

关键词：旋风分离器响应曲面法优化设计预测模型MultiObjective Optimization of Small CycloneSeparator Using Response Surface MethodologyLIANG Wenlong 1 ,DAI Shiliang 1,2 ,TIAN Ling11School of Civil Engineering,University of South China 2Hunan Sunny Technology Engineering Co.,Ltd.Abstract: Numerical study on gassolid flow field in the cyclone separator with different geometrical parameters was carried by using unsteady RSM model.The predictive models of the Euler number and cutoff size of cyclone separators based on response surface methodology was applied.The results showed that,the vortex finder diameter had a significant effect on the Euler number and cutoff size.With the increase of vortex finder diameter,the Euler number decreases rapidly and then increases slowly,the cutoff size increases.The effect of inlet height and inlet width on Euler number and cutoff size is significant.With the increase of inlet height and inlet width,the Euler number increases,the cutoff size increases.The influence of total cyclone height is greater.The larger the total cyclone height is,the smaller the cutoff size is.The optimal design reduces the Euler number and cutoff size by 58%and 41%,respectively,compared to the reference model.Keywords:cyclone separator,response surface methodology,optimize design;predictive model收稿日期： 201837作者简介：梁文龙（1992~），男，硕士研究生；衡阳市常胜西路28号南华大学土木学院（421000）； Email ： 1062682749@ 基金项目：湖南省教育厅产业化基金资助项目（12CY011）旋风分离器广泛应用于烟气除尘和气固分离旋流器技术领域。

旋风分离器的设计计算

旋风分离器的设计计算
R.K.Sinnott
【期刊名称】《医药工程设计》
【年(卷),期】1989(000)004
【摘要】旋风分离器是气固分离器的主要型式,靠离心力进行分离,应用广泛。

旋风分离器结构简单,可用各种材料制作,能用于高温高压。

旋风分离器适用于分离粒径为5μm 以上的颗粒,对于粒径在0.5μm 以下的较小微粒,在旋风分离器中会发生附聚作用。

旋风分离器最通用的结构型式是反流
【总页数】4页(P11-14)
【作者】R.K.Sinnott
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】R
【相关文献】
1.旋风分离器旋风长度的分析计算 [J], 高翠芝;孙国刚;董瑞倩
2.一种新型旋风分离器--均匀料流旋风分离器 [J], 谭岳云
3.旋风分离器简捷设计计算方法 [J], 刘忠文
4.旋风分离器自然旋风长的影响因素 [J], 高助威; 王娟; 王江云; 毛羽
5.旋风分离器设计计算的研究 [J], 蔡安江
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旋风长预测模型考虑了更多的影响因素，以前的模型比较能更好地反映旋风分离器的结构尺和
寸及运行条件对其性能的影响．
关键词：响应曲面法；旋风分离器；自然旋风长；预测模型中图分类号：Ｋ２．２Ｔ２３２文献标识码：Ａ文章编号：１０００（０６０－２７００１— ５５２０）２０４－５
气相流场进行了数值模拟，于响应曲面法并利用统计软件ＭｉｉｂＶ１基ｎｔ４得到了旋风分离器自ａ
然旋风长新的预测模型．预测模型分析后表明，了入口面积和排气芯管直径影响自然旋风长对除
外，口入风速、旋风器高度以及排气芯管的插入深度也会不同程度地影响自然旋风长．由于自然
ｃｍｍｅｃｌｏｐｔｉｎｌｕｄｄｎｍｉｓ（ＦｏｒｉｍｕａｏａｆｉｙａｃＣＤ）ｃｄｕｎ６１ｅｒｄｔｎｍｏｅｆｔｅａｃｔｌｏｅＦｅｔ．．Ａｎｗｐｅｉｉｄｌｌｃｏｏｈ
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ＱａｕｉｇｉＦｐｎｎｈｉｂａｎｄｂｓｄｏｅｐｎｅｓｒａｅｍｅｏｏｏｙｂａｓｏｈｔｔｔａａｕｅｖｆｘｌｎｔｓｏｔｉｅａｅｎｒｓｏｓｕｃｔｄｌｇｙｍｅｎｆｔｅｓａｉｉｌｆｈｓｃ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｎｕｒａｉｌｔｎｆｃｃｏｅｓｐｒｔｒｔａｉｕｅｍｅｒｅｎｐｒｔｇｃｎｉｍｅｃｌｓｍｕａｉｓｏｙｌｎｅａａｏｓｗｉｖｒｓｇｏｔｉｓａｄｏｅａｉｏｄ－ｉｏｈｏｎ
（ｅａｏａｒｆｅｎＣａＰｗｒＧｎｒｔｎａｄＣｍｂｓｏｅｈｏｏｙｏｎｓｙｏｄｃｔｎＫｙＬｂｒｔｙｏａｏｌｏｅｅｅａｏｎｏｕｔｎＴｃｎｌｇｆｏＣｌｉｉＭｉｉｒｆＥｕａｉ，ｔｏ
Ｓｕｈａｔｎｖｒｉ，Ｎｎｉｇ２０９ＣｉａｏｔｅｓＵｉｅｓｙａｊ１０６，ｈｎ）ｔｎ
ｔｎｒｅｏｍｅｏｓｄａｕｅｖｆｘｌｎｔｓｈｕｒａｏｕｉｎｒａｄｅｕｓｇｉｓｗｅｅｐｒｒｄｔｔｙｎｔｒｏｅｅｇｈ．Ｔｅｎｍｅｃｌｓｌｔｓｗｅｅｃｒｄｏｔｕｉｏｆｕｉｏｎ
维普资讯
第３第２期６卷
２００６年３月
东南大学学报（自然科学版）
ＪＲＬＦＳＵＴＥＳＩＥＳＴ（ａｕａＳｉｎｅＥｉｏ）ＯＵＮＡＯＯＨＡＴＵＮＶＲＩＹＮｔｌｃｃｄｔｎｒｅｉ
ｉｅｎｈｇｏｙｌｎｎｔａｕａｒｘｌｇｈａｎｅｔｔｄｆｄｒａｄｔｅｌｎｔｆｔｅｃｃｏｅｏｅｎｔｒｌｏｅｎｔｅｉｖｓｉａｅ．Ｔｈｅｕｔｉｄｃｔｎｅｈｈｈｖｔｅｒｇｅｒｓｌｎｉａｅｓｔａｈａｒｏｅｅｇｈｉｌｏａｆｃｅｙｔｅｉｌｔｇｓｖｌｃｔｔｅｌｎｔｆｃｃｏｅａｄｖｒｈｔｅｎｔｅｖｒｘｌｎｔｓａｓｆｔｄｂｈｎｅａｅｏｉｈｇｈｏｙｌｎｎｏ－ｔｕｔｅｙ，ｅｔｘｆｎｅｎｅｉｎｄｅｎｓｎａｄｔｎｔｅｆｃｏｓｐｏｏｅｎｔｅｌｅａｕｅＣｏａｉｏｓａｅｅｄｒｉｓｒｏｅｐｅｓｉｄｉｏｏｔａｔｒｒｐｓｄｉｈｉｒｔｒ．ｉｔｉｈｔｍｐｒｓｎｒｍａｅａｎｅｐｅｅｔｍｏｅ，ｐｂｉｈｄｍｏｅｓａｄｅｐｒｍｅｔｌａ．Ｔｅｒｓｌｈｗａｅｄｍｏｇｔｒｓｎｄｌｕｌｅｄｌｎｘｅｈｓｉｎａｔｄａｈｅｕｔｓｏｔｔｔｓｈｈ
ｓｆｒｒｇａ（ｎｔ４．Ｔｅｅｅｔｏｅｉｌａｅｏｉ，ｅｄｍｅｓｎｆｅｖｒｘｏｔｅｐｏｒｍＭｉｉｂＶ１）ｈｆｃｓｆｈｅｇｓｌｃｙｔｉｎｉｓｏｔｗａａｆｔｎｔｖｔｈｏｏｔｈｅ
Ｖｏ．６Ｎｏ２１３．
Ｍａ．２０ｒ０６
基于响应曲面法旋风分离器的自然旋风长
钱付平章名耀
（东南大学洁净煤发电与燃烧技术教育部重点实验室，南京２０９）１０６
摘要：利用商业计算流体力学软件Ｆｕｎ６１ｌｔ．对不同结构尺寸以及运行条件下旋风分离器内部ｅ