【word】 基于FLUENT的液体分布器内部流场分析

【word】 基于FLUENT的液体分布器内部流场分析 基于FLUENT的液体分布器内部流场分析 设计与研究17 基于FLUENT的液体分布器内部流场分析 段文广 (西安石油大学机械学院.,西安710065) 摘要:介绍了FLUENT软件的主要特点及其在液体分布器领域的应用情况,以某液体分布器为例,用该 软件进行数值模拟,分析其内部流场变化情况,为液体分布器的设计和改进提供理论依据. 关键词:FLUENT液体分布器流场 计算流体动力学(CFD)是建立在经典流体动力学与 数值计算方法基础之上的一门新型独立学科.CFD应用 计算流体力学理论与方法,利用具有超强数值运算能力 的计算机,编制计算机运行程序,数值求解满足不同种类 流体的运动和传热传质规律的三大守恒定律,及附加的 各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组,得到确定 边界条件下的数值解.它兼有理论性和实践性的双重特 点,为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效 的解决方法. CFD的运用改变了传统的设计过程,由于CFD软件 可以相对准确地给出流体流动的细节,可以较准确预测 产品的整体性能,并从对流体的分析中发现产品或工程 设计中的问题,减少未预料到的负面影响,使得产品设计 或优化对实验的依赖性大为减少,能够显着缩短设计周 期,降低费用. 1FLUENT软件介绍 FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包, 在美国的市场占有率为60%,只要涉及流体,热传递及化 学反应等的工程问题,都可以应用FLUENT来进行结算. 它具有丰富的物理模型,先进的数值方法以及强大的前 后处理功能,在航空航天,汽车设计,石油天然气,涡轮机 设计等方面都有着广泛的应用. FLUENT软件设计基于CFD软件群的思想,从用户需 求角度出发,针对各种复杂流动和物理现象,采用不同的 离散格式和数值方法,以期在特定的领域内使计算速度, 稳定性和精度等方面达到最佳组合,从而可以高效率地 解决各个领域的复杂流动计算问题.基于上述思想, FLUENT开发了适用于各个领域的流动模拟软件,用于模 拟流动,传热传质,化学反应和其他复杂的物理现象,各 模拟软件都采用了同意的网格生成技术和共同的图形界 面,大大方便了用户. FLUENT的软件包由以下几个部分组成. (1)前处理器:Gambit用于网格的生成,它是具有超强 组合建构模型能力的专用CFD前置处理器.另外,TGrid 和Filters(Translators)是独立于FLUENT的前处理器,其中, Tgrid用于从现有的边界网格生成体网格,Filters用于转换 由其他软件生成的网格从而用于FLUENT计算. (2)求解器:它是流体计算的核心,根据专业领域的 不同,求解器主要包括FLUENT4.5(基于结构化网格), FLUENT6.2.16(基于非结构化网格),Fidap(基于有限元方 法,并主要用于流固耦合),eolyflow(针对粘弹性流动), Mixsim(针对搅拌混合问题),Icepak(热控分析)六种类型. (3)后处理器:FLUENT求解器本身就附带有比较强 大的后处理功能.另外,Tecplot也是一款比较专业的后处 理器,可以把一些数据可视化,这对于数据处理要求较高 的用户是一个理想的选择. 2液体分布器内部流场分析 液体喷淋装置是塔设备的重要部件,其作用的为了能 有效地分布液体,提高调料面的有效利用率.当液体喷 淋装置设计不合理时,将导致液体分布不均,减少填料湿 润面积,增加液体沟流和壁流现象,直接影响填料的处理 能力.选择液体喷淋装置的原则是能使液体均匀地分散 开,使整个塔截面的填料表面很好地湿润,结构简单,制 造和检修方便. 常见的液体喷淋装置主要有管式,莲蓬头式,盘式和 冲击式.本文主要对冲击式喷淋器进行流场分析. 冲击式喷淋器的结构简图(图1),其优点是喷洒半径 打,液体流量大,结构简单. 分布板 图1冲击式喷淋器结构简图 (1)建立模型以某石化公司的在役塔设备的喷淋器 为例,经过简化,可以建立简化模型图(图2) 经过简化等步骤后进行网格划分和设置,得到网格划 分图(图3) 8现代制造技术与装备2009第2期总第189期 图2简化模型图3网格划分 殳置边界条件:将喷嘴处边界条件的区域类型设置为 CITY—INLET,分布板的区域类型设置为OUTFLOE, 出界皆设置为WALL. 2)数值计算. 动FLUENT二维的单精度求解器,求解器选用系统 求解器,设置操作环境为默认环境.进行边界条件设 ,设置入口对应的边界条件类型为VELOCITY—IN一 人口流速为5m/s;设置出口的边界条件为默认设置 ;其余壁面WALL边界条件为默认. 至过计算,在经过134次计算后,改运算收敛,可得到 分布图(图4)和压强分布图(罔5). ?图4速度分布图图5压强分布图 第13页)改造是一门综合性很强的机电一体化技 毙够促进企业在激烈的市场竞争中更好地生存和发 孜控化改造作为该新技术产物,将给制造业带来革命 比. 参考文献 :孜越.C620普通车床的数控化改造【J1.机床液压,2005, ):211-213. 云龙.数控机床及应用[M】.北京:机械工业出版社,2001. :俊焕.经济型数控机床改造的优化研究【JI.机床与液 :,2005,(7):200—201. 『延佑.世界数控系统的发展与机床数控化改造[Jl_中国机 日报,2003,3(16). ‘ 仁涛.数控技术应用[M】.兰州:兰州交通大学出版社, )082 4结语 本文介绍了作为主流CFD软件FLUENT的主要特点, 用FLUENT软件对液体分布器进行了内部流场分析.通过 对冲击式喷淋器内部流场的模拟,能捕捉到喷淋器内部 流场的许多流动细节,可获得影响喷淋效率的规律性的 东西,为改进设计,提高喷淋效率提供了重要途径和方 向. 参考文献 【1】韩占忠,王敬,兰小平.FLUENT流体工程仿真计算实例与 应用[M].北京:北京理工大学出版社,2004. [2】王瑞金,张凯,王刚.FLUENT技术基础与应用实例【M】.北 京:清华大学出版社,2006. [3】李功样,陈兰英,崔英德.常用化工单元设备设计[M】.广州: 华南理工大学出版社,2006. [4】贺匡国.化工容器及设备简明设计手册【M】.北京:化学工业 出版社,2002. AnalysisofLiquidDistributorInternalFlowBasedon FLUENT DUANWen~ang (CollegeofMechanicalEngineering,Xi’anShiyouUniversity,Xi’an 710065) Abstract:Itgivesabriefintroductionofitschiefcharacterand applicationintheliquiddistributorfield,withthesomeliquiddistrib— utorforexample,theflowfieldcallbesimulatedandanalyzedby FLUENT,theresultCanprovidethetheoreticalbasisforliquiddistrib— utordesigningandimproving. Keywords:FLUENT,liquiddistributor,flow ChooseandDevelopmentofSpecialEquipmentin CommonLatheNCModification YANXilin? (1.CollegeofMechanical&ElectronicEngineering.ChinaUniver- sityofPetroleum,Dongying257061China;2.GaoyuanOilEquip- mentCo.,Ltd,Shenglioilfield,Dongying,257091) Abstract:CommonlatheNCmodificationisaveryhighcompre- hensiveelectromechanicalintegrationtechnology.Inthispaper,signifi- c~71ceandnecessityofcommonlatheNCmodificationhasbeenintro- duced,andthedevelopmentandchooseofNCspecialequipmenthas beenanalyzed.ItcanprovidesomeadviceforcommonlatheNCmodi— fication.Atlast,thedevelopmentofcommonlatheNCmodificationhas beenprospected. Keywords:lathe,NCmodification,NCequipment,development.