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旋风分离器是一种利用气固两相流体的旋转运动使固体颗粒在离心力的作用下从气流中分离出来的设备。它具有结构简单,维护方便,耐高温、高压,造价低等优点,在环保、粉体、石油、化工、冶金、材料等许多领域有着广泛的应用,使得旋风分离器的研究越来越受到重视。旋风分离器的应用已经有很长一段历史了,由于旋风分离器中的含尘气流属于三维强旋转湍流,伴随着两相分离运动,而且涉及到气固两相相互作用以及凝聚、吸附和静电等许多复杂物理现象,使得理论研究遇到很大困难,理论进展缓慢。传统的设计是依据己知的操作条件和所需的性能指标,凭借经验先选定旋风分离器的结构形式及尺寸,然后通过半经验公式计算出旋风分离器的效率及压降,再根据计算结果修改尺寸。设计过程具有很大的盲目性。本文利用计算流体力学商业软件FLUENT对旋风分离器进行了数值模拟。在选择了合适的数值模拟方案后,模拟研究了多种情况下的气相速度场、压力场、颗粒运动轨迹、颗粒分级效率、旋风分离器总分离效率等参数。通过本文大量的数值模拟研究,主要得到了以下这些结论:1)通过研究确立了一套最适合旋风分离器内部气相流场的数值计算方法:湍流模型采用雷诺应力模型;差分格式采用QUICK格式;压力梯度项插补格式采用PRESTO格式;计算方法采用SIMPLEC算法。2)旋风分离器内的气相主流是双层旋转流,外部是回转向下的外旋转流,而中心是向上旋转的内旋流,且两者的旋转方向相同。切向速度分布呈现了组合涡的特点,中心区域为强制涡,外部区域为准自由涡。3)旋风分离器中旋涡具有不稳定性,它会引起涡核尾部或端部附着在旋风分离器下部壁面并旋转摆动,使得返混现象变严重,同时还会引起结垢现象。4)旋风分离器内静压在径向上随着径向尺寸的减小而降低;动压在强制涡和准自由涡的分界面CS处最大。分离器总压降包括静压降和动压降两部分。