旋流与旋转流动
旋流分离器原理
旋流分离器原理旋流分离器是一种常用的固液分离设备，它利用离心力和液体的旋转运动原理，将悬浮在液体中的固体颗粒分离出来。
本文将介绍旋流分离器的原理及其应用。
旋流分离器的工作原理是利用旋流作用和离心力对固液混合物进行分离。
在旋流分离器中，混合物通过进料口进入设备，并在设备内部形成旋转流体。
这种旋转流体会产生离心力，使固体颗粒向设备壁面方向移动。
在旋流分离器中，液体和固体颗粒的分离是通过不同的物理性质实现的。
由于固体颗粒的质量较大，受到离心力的作用，它们会沿着设备壁面向下沉积。
而液体则会沿着设备的中心轴线上升，并通过溢流口排出。
这样，固体颗粒和液体就被有效地分离开来。
旋流分离器的分离效果受到多个因素的影响，包括进料流量、旋流分离器的尺寸和形状、固液混合物的性质等。
进料流量的增加会影响旋流分离器内部的涡流形成和运动速度，从而影响分离效果。
旋流分离器的尺寸和形状也会影响离心力的大小和分离效果。
此外，固液混合物的粒径和密度也会对分离效果产生影响。
旋流分离器在工业生产中有着广泛的应用。
它通常被用于固液分离、液体精细过滤、颗粒物质分类等方面。
例如，在石油工业中，旋流分离器被广泛应用于原油中固体颗粒的分离，以减少对后续处理设备的损坏。
在化工生产中，旋流分离器可以用于颗粒物质的分类和液体的精细过滤，以提高产品质量。
此外，旋流分离器还可以用于废水处理、液体废料的回收等方面。
旋流分离器是一种常用的固液分离设备，它利用旋流作用和离心力对固液混合物进行分离。
它具有结构简单、操作方便、分离效果好等优点，在工业生产中有着广泛的应用前景。
通过不断改进和优化，旋流分离器的性能和分离效果将得到进一步提升，为工业生产提供更好的技术支持。
旋流器工作原理演示教学
旋流器工作原理
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旋流器工作原理
旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。
当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫作回转运动。
由于所受的离心力不同，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随料浆做回转运动。
在后续给料的推动下，料浆继续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中心向器壁越来越大，形成分层排列。
随着料浆从旋流器的柱体部分流向锥体部分，流动断面越来越小，在外层料浆收缩压迫之下，含有大量细小颗粒的内层料浆不得不改表方向，转而向上运动，形成内旋流，自溢流管排出，成为溢流，而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由底流口排出，成为沉砂。
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chapter9讲义燃烧室空气动力学
9.2 燃烧室空气动力学燃烧室空气流动在燃烧室的设计和性能方面非常重要，如果有一个好的空气动力学的设计，并且与喷雾匹配良好，则燃烧室的气动热力性能就不会有太大的问题。
在燃烧室机匣内，头部端壁（含旋流器）和火焰筒壁面将燃烧室的流动分为两个部分，头部端壁、火焰筒以及机匣中的流动称为外部流动，而头部和火焰筒内部的流动称为内部流动。
见图9.26所示。
图9.26 燃烧室的内部流动和外部流动外部流动的主要特征是扩压降速，并保证流动均匀，不发生分离，为内部流动提供良好的进气条件。
内部流动分主燃区流动、掺混区和冷却壁面附近的流动。
主燃区的流动是形成回流区，实现燃烧室的高性能燃烧，掺混区的流动主要是保证燃烧室出口温度分布符合发动机总体的性能要求，当然，出口温度分布与主燃区的流动也有很密切的关系。
火焰筒壁面的流动主要是气膜流动，保证火焰筒壁面的高效冷却。
本小节主要集中在燃烧室的外部流动以及内部流动中的主燃区及掺混区流动。
见图9.27。
火焰筒壁面流动在火焰筒壁面冷却中叙述。
图9.27 燃烧室的流动过程9.2.1 扩压器流动在航空燃气涡轮发动机燃烧室中，为了减小燃烧过程的压力损失以及缩短燃烧室的长度，从压气机出口的高速气流首先进入扩压器，通过扩压器将压气机出口高速空气流动的动压头尽可能大的恢复成静压然后进入燃烧室火焰筒。
目前高性能航空燃气轮机为了追求高的压缩性能，压气机的负荷很大，而且压气机出口空气的流速很高。
目前典型的数据是压气机出口的动压头占来流总压的10％。
扩压器的功能就是尽量的恢复该部分能量。
否则，将导致燃烧过程中压力损失大，最终使得发动机的耗油率上升。
扩压器的性能要求如下：a)压力损失低，一般而言，扩压器的损失要小于压气机出口总压的2％；b)长度短，扩压器的长度应尽量短，减小发动机的长度和重量；c)前置扩压器中没有分离，除了在突扩区域中；d)出口气流在周向和径向都均匀；e)在所有工况下运行稳定；f)对压气机出口流场变化不敏感。
工程流体力学的名词解释
工程流体力学的名词解释一、名词解释。
1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。
2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。
3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。
4、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
5、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。
6、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。
7、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。
8、流场：充满流体的空间。
9、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。
10、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。
11、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。
12、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。
13、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。
14、驻点：流体绕流物体迎流方向速度为零的点。
15、流体动力粘滞系数u：表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质。
16、压力管路的定义。
---凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。
17、作用水头的定义。
----任意断面处水的能量，等于比能除以。
含位置、压力水头和速度水头。
单位为m。
18、层流：当流体运动规则，各部分分层流动互不掺混，流体质点的迹线是光滑的，而且流场稳定时，此种流动形态称为层流。
19、湍流：当流体运动极不规则，各部分流体相互剧烈掺混，流体质点的迹线杂乱无章，流场极不稳定时。
此种流动形态称为“湍流”。
20、表面张力：液体表面任意两个相邻部分之间的垂直与它们的分界线的相互作用的拉力。
旋流防止器的工作原理
旋流防止器的工作原理
旋流防止器是一种用于油井作业中的安全设备，可以防止井口溢流和控制井口气体的流动。
它的工作原理基于旋转流体的动量守恒和角动量守恒原理。
当井口出现溢流现象时，旋流防止器可以通过改变流体的动量和角动量分布，达到控制流体流动的目的。
其结构通常由一系列内部导向叶片、转子和静子组成，流体从上部进入旋流防止器后被导向叶片分散成旋涡状，并进一步被转子和静子的复杂结构引导，并转化为旋转流体。
这样一来，通过旋转流体的摩擦和离心力作用，井液的动量和角动量可以得到有效控制和调节。
旋流防止器在油井作业中具有很高的安全性和稳定性。
它既可以阻止溢流，保护油井免受压力过高的影响，又可以控制井口气体的流动，减少气体泄漏的可能性。
此外，旋流防止器还可以起到分离沉积物、过滤固体颗粒等作用，提高井液的质量和纯度。
总的来说，旋流防止器通过改变流体的动量和角动量分布，有效地控制和调节流体的流动，防止油井作业中出现危险和事故。
它在石油行业中具有重要的应用价值。
重介旋流器的工作原理
重介旋流器的工作原理旋流器是一种常用的固液分离设备，它通过利用液体在旋转流场中的离心力和离心力梯度的差异，将固体颗粒从液体中分离出来。
旋流器的工作原理可以分为两个方面：旋转流场的形成和固液分离的实现。
首先，旋转流场的形成是旋流器工作的基础。
旋流器通常由一个圆筒形的筒体和一个中心轴组成。
当液体从旋流器的进料口进入筒体时，由于中心轴的旋转，液体开始形成旋转流场。
在旋转流场中，液体呈现出高速旋转的状态，而固体颗粒则受到离心力的作用，向外部壁面移动。
同时，由于旋转流场的形成，液体在筒体内部形成了一个中心空旋涡和一个外部环状流动区域。
其次，固液分离是旋流器实现固液分离的关键过程。
在旋转流场中，固体颗粒受到离心力的作用，向外部壁面移动。
由于固体颗粒的质量和尺寸不同，它们在离心力的作用下会沿着不同的轨迹运动。
较大的固体颗粒由于惯性较大，会沿着外部环状流动区域向下沉积到底部，形成固体沉积物。
而较小的固体颗粒则会随着液体一起通过旋流器的溢流口排出。
通过调节旋流器的操作参数，如进料流量、旋转速度等，可以实现对固液分离的控制。
旋流器的工作原理可以通过以下几个方面来解释：1. 离心力的作用：旋流器中液体的旋转流场会产生离心力，离心力的大小与液体的旋转速度和液体颗粒的质量有关。
离心力的作用使得固体颗粒受到向外的力，从而向外部壁面移动。
较大的固体颗粒由于惯性较大，受到的离心力较大，因此会沉积到底部。
而较小的固体颗粒由于惯性较小，受到的离心力较小，因此会随着液体一起通过溢流口排出。
2. 旋转流场的形成：旋流器中的旋转流场是通过中心轴的旋转来实现的。
当液体从进料口进入旋流器时，中心轴的旋转使得液体开始形成旋转流场。
旋转流场的形成使得液体呈现出高速旋转的状态，从而产生离心力。
同时，旋转流场的形成还使得液体在筒体内部形成了一个中心空旋涡和一个外部环状流动区域。
固体颗粒受到离心力的作用，向外部壁面移动。
3. 固液分离的实现：旋流器通过调节操作参数，如进料流量、旋转速度等，可以实现对固液分离的控制。
旋流器的结构与原理
旋流器的结构与原理
旋流器是一种常用的流体设备，主要用于改善流体动力学性能，有利于改善流体性能和控制流量。
它是在管道系统中安装的，以及由其他类型的流体设备，如泵、风机等提供动力的系统中，也可以安装旋流器。
旋流器的结构主要由内部结构和外部结构两部分组成。
内部结构包括旋转的转子和安装在其上的叶片，外部结构包括安装叶片的箱体和叶片支架。
转子的叶片外形是用来改变流体的流量和方向，从而改变流体的动力学性能。
旋流器的原理是利用流体运动中的动量定律，利用旋转转子上的叶片将流体推动，产生旋转力，使流体由进口处经过叶片后，具有较大的动能，而出口处具有较小的动能。
此外，叶片还可以改变流体的方向，从而实现流量控制。
旋流器的优点是可以改变流体的流量和方向，有效改善流体动力学性能，而且具有结构简单、体积小、安装灵活、操作简便、使用寿命长等优点，是一种非常有效的流量控制设备。
总之，旋流器是一种常用的流体设备，它结构简单，体积小，安装灵活，操作简便，使用寿命长，可以有效改善流体动力学性能，是流量控制设备的理想选择。
旋流曝气器原理
旋流曝气器原理旋流曝气器是一种广泛应用于水处理领域的曝气设备。
它利用旋流器的原理将空气和水混合，从而提高水中溶解氧的浓度，促进水中微生物的生长和代谢。
本文将详细介绍旋流曝气器的原理、优点和应用。
一、旋流曝气器原理旋流曝气器的核心部件是旋流器。
旋流器是一种通过将流体转动来产生离心力的装置。
当水流经过旋流器时，它会被分成两部分：内部旋涡和外部环流。
内部旋涡沿着旋流器的轴线方向旋转，而外部环流则沿着旋流器的周边缘流动。
在旋涡的作用下，水中的氧气被强制混合到空气中，从而形成气泡并溶解到水中。
旋流曝气器利用旋流器的原理将空气和水混合。
当气泡沿着旋流器的轴线方向上升时，它们会携带水中的氧气一起向上升起。
随着气泡的上升，水中的氧气会被释放出来，从而提高水中溶解氧的浓度。
同时，气泡的上升还会产生水流，从而促进水中微生物的生长和代谢。
二、旋流曝气器的优点1.高效节能：旋流曝气器的曝气效率高，能够大幅度提高水中溶解氧的浓度。
与传统的曝气设备相比，旋流曝气器能够更好地利用氧气，从而节省能源和降低运行成本。
2.操作简便：旋流曝气器的结构简单，维护方便。
在运行过程中，只需要定期清洗旋流器和更换曝气器就可以了。
3.适用范围广：旋流曝气器适用于各种不同的水处理应用，包括污水处理、饮用水处理、工业水处理等。
三、旋流曝气器的应用1.污水处理：旋流曝气器广泛应用于污水处理领域。
在污水处理过程中，旋流曝气器能够提高污水中溶解氧的浓度，促进污水中微生物的生长和代谢。
同时，气泡的上升还能够带动悬浮在水中的污染物向上升起，从而便于后续处理。
2.饮用水处理：旋流曝气器在饮用水处理中也有广泛的应用。
在饮用水处理过程中，旋流曝气器能够提高水中溶解氧的浓度，去除水中的异味和颜色，从而提高水的品质。
3.工业水处理：旋流曝气器还可以应用于工业水处理领域。
在工业生产过程中，水中常常含有大量的有机物和杂质，难以直接排放。
旋流曝气器能够将水中的有机物和杂质氧化分解，从而净化水质。
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Ideal free vortex flow:
旋转流动物理图像
Stream Function Contours for Rotating Flow in a Cavity
旋流的湍流模拟
S<0.5，RNG k- ε模型、可实现k- ε模型 S >0.5，雷诺应力模型
Swirling Flow in a Gas Burner
Momentum Conservation Equation for Swirl Velocity
3D旋流
存在切向梯度 初始2D计算 柱坐标速度边界 求解过程渐次加大旋cal Radial Distribution of w in a Free Vortex
1. Define->models->Solver 2. 给出进口或者壁面的旋流速度分量
轴对称旋流模拟策略
PRESTO! 压力离散格式 Pressure-based segregated solve
改变松弛因子。径向和轴向速度为0.3-0.5 ，周向速度为0.8-1
分步求解
网格必须足够精细，以分辨大压力梯度和 轴向速度梯度
旋流与旋转流动的网格设置
对于轴对称问题，旋转轴必须是x 轴、 网格划分必须保证有足够分辨率。
旋转流动：边界层很薄，FLUENT需要在靠近 旋转壁面边界的地方网格比较细。
旋流流动：周向速度梯度比较陡（自由涡中心 线附近），因此要保证有很好的求解效果，网 格要求比较密
2D轴对称旋流模拟
击活Axisymmetric Swirl option，设置有旋 和旋转边界条件。只求解周向速度
关闭周向动量方程，求解连续和其它动量 方程
给定合适松弛因子，同时求解所有方程
旋流(Swirling)与旋转 (Rotating)流动
Fluent中的旋流与旋转流动问题
1，轴对称有旋或旋转流动； 2，完全三维有旋或旋转流动； 3，一个坐标系旋转的流动； 4，多坐标系旋转流动； 5，流动需要滑移网格。
轴对称旋流或旋转流动（2D）
Rotating Flow in a Cavity
先用小的旋转速度或者进口旋流速度进行 计算。然后再增加到要计算的值
由于径向和周向动量耦合， 合采用耦合算法
，适
轴对称旋流模拟策略：分步求解
先求解无旋流动。即用Axisymmetric ,而不 选用Axisymmetric swirl option。并且不设 置任何有旋边界条件。计算的结果作为有 旋流动的初始值