旋流分离器内近壁面粗颗粒对微米级粒子的扰动研究

张静; 程思淼; 王绍哲; 龚斌; 张静怡

doi:10.13543/j.bhxbzr.2025.04.004

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (04) : 31 -39. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2025.04.004

旋流分离器内近壁面粗颗粒对微米级粒子的扰动研究

张静, 程思淼, 王绍哲, 龚斌, 张静怡

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摘要

为了研究旋流分离器内不同粒径颗粒间的相互作用以及粗颗粒对分离效率的影响，将分离器内入口局域流动简化为附壁射流，粗颗粒理想化为刚性球体，利用大涡模拟和离散相模型耦合的计算方法，研究了球体与壁面的间隙比为0.125、0.25和0.5的条件下近壁面球体对微米级粒子的扰动。结果表明：在射流特征衰减区内（周向20°～75°）流场呈现大幅度波动；在周向20°～30°范围内，随着间隙比增大，球后切向速度分布逐渐接近无球体状态，间隙比为0.5时切向速度分布与无球体状态的差距最小；当间隙比为0.25时，球后尾涡区的涡量峰值最大，球体对射流流向涡强度的影响最大；对于粒径d_p=10～100μm的粒子，球体对粒子的停留时间和逃逸数量的影响较小；与无球体条件相比，在球体存在的条件下，d_p=125～250μm粒子的平均停留时间缩短，粒子逃逸数量百分比增大，分离效率提高，其中间隙比为0.25时粒子的停留时间最短，逃逸数量百分比最大。