粉煤热解系统旋风分离器流场特性数值模拟

"粉煤热解系统旋风分离器流场的数值模拟研究，通过RSM湍流模型、QUICK格式和PRESTO格式进行模拟分析，揭示了旋风分离器内部流场的分布规律，为颗粒场模拟提供基础。" 粉煤热解是一种将煤炭在较低温度下分解为气体、液体和固体产物的过程，它在能源转化和环保领域具有重要应用。旋风分离器是热解系统中的关键设备，用于从反应气流中分离出固体颗粒，提高产品纯度和回收效率。 本文主要研究了粉煤热解系统中旋风分离器的流场分布规律。研究者基于实际旋风分离器的几何结构建立了三维模型，并选择了Reynolds应力模型（RSM）来处理湍流现象。RSM是一种高级的湍流模型，能够更准确地描述复杂流场中的湍流行为，尤其适用于旋风分离器这类存在强烈旋转和涡旋流动的设备。 在数值模拟过程中，采用了离散对流项的QUICK（Quadratic Upwind Interpolation for Convective Kinematics）格式，这是一种数值稳定且计算效率较高的方法，能有效地减少数值扩散，提高模拟精度。同时，采用PRESTO（Pressure-Stabilized, PREconditioned, Second Order）格式处理压力梯度项，以改善流场计算的稳定性，尤其是在处理快速变化的压力梯度时更为有效。 通过模拟分析，研究者得到了旋风分离器内的切向速度和轴向速度分布，以及流场的湍流结构。切向速度分布反映了气流进入旋风分离器后如何形成旋转，而轴向速度分布则揭示了气流在分离过程中的上升或下降行为。这些信息对于理解颗粒如何被离心力分离至关重要。流场湍流结构的模拟有助于识别气流中的涡旋和混合，这些区域通常与颗粒的捕集和分离效率密切相关。 此数值模拟的结果为后续的颗粒追踪或颗粒场模拟提供了可靠的流场基础，能够更深入地研究颗粒与流场的相互作用，优化旋风分离器的设计，提升热解系统的性能和效率。同时，该研究对于理解和改进其他涉及旋风分离器的工业过程也具有参考价值。关键词包括粉煤热解、旋风分离器、数值模拟和湍流模型，表明这是针对热解技术中流体动力学问题的深入探讨，对相关行业的工程实践具有指导意义。