基于CFD的射流曝气器关键结构参数研究.pdfVIP

学兔兔 学兔兔 字木交；i；i 理论，研发，’设计，制造 1 2 3 技术已经在航空航天、船舶动力 、水利 、化工环境等很多 形成一定的真空度通过空气人 口将大气压中的空气吸人 ∞ 领域实现应用。因为射流曝气器内部流动情况的复杂性导 }昆合室形成混合流经}昆合管和扩散管进入周围水域。 致流场参数的测量非常困难 ，而应用CFD的数值模拟过 图8～图10显示的是射流曝气器工作时的液相所 占 程可以比较准确地模拟其 内部流场的组分、速度、压力等 两相流的体积分数，从图示中我们可以看出：随着长径比 相关参数的分布 ，这样就可以通过对不同结构参数的射 的减小，混合管与水喷嘴的面积比增大，混合管内水的体 流曝气器的模拟来寻找充氧性能好的结构参数。 积分数是呈增大趋势的，这说明气相进入的就少，充氧能 3 数值模拟计算 力在下降。 3．J 几何模 型 射流曝气的充氧能力本质上是水喷嘴与吸入 口间真 空度的问题 ，真空度越大，意味着气体吸人量越大，其充 氧能力就越好。可以建立不同结构参数与吸入量之间的 关系，从而作为射流器设计的依据。本文通过改变不同的 结构参数 ，对射流曝气器的内部流场进行模拟，以此希望 得到吸人性能较好的参数。由于现有产品的结构相对复 杂，故简化了相关的部分，因为现有FLUENT软件的前处 理软件GAMBIT中建立三维模型相对困难，采用专业三 维软件 Pro／E建立如 图3射流曝气器内部 水域模型。就射流曝 气器混合管的长径 比 及混合管与水喷嘴的 面积比对两相流进行 数值模拟研究，选择 编号 直径hnm 长径比 截面面积比 6_25 3．2O 表 l中3种具有不同 4OO 4．00 长径 比(混合管)及混 2．9O 615 合管与水喷嘴的面积 图11～图 16显示的是不同结构参数射流曝气器的速 比的射流曝气器并采用FLUENT中的 ，c—s湍流模型进行 度等值线图与压力云图：对于3种不同长径比和喷嘴面积 计算数值模拟。 比的射流曝气器结构，当长径比由小变大时，射流器内两 3．2 有限元离散模型(网格划分及边界条件) 相流的流场的速度场和压力场均发生变化，相应地充氧能 将 Pro／E建立的网格 力升高；当喷嘴面积比由小变大时，变化情况相反。最终确 导入 GAMBIT中，采用六 定了模型在模型 1的结构参数可以获得较好的充氧效果， 面体网格对几何模型进行 其长径比为6．25，喷嘴与混合管截面积比为3．2。 离散，图4为模型 1内部 混合域 1／2模型的网格离 散效果图。如图4所示，射 流器的左端半圆柱是液相水的人 口，上端半圆柱顶 口为 空气的入 口，两种流体的物理参数如表2所示。 表2 两种流体的物性参数 (2O