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水力旋流器液固两相流场特征及结构优化

文献类型： 中文期刊

作者： 张俊 1 ; 刘浩伟 1 ; 程果锋 2 ; 姚晶晶 1 ; 曹守启 1 ; 刘兴国 2 ;

作者机构： 1.上海海洋大学工程学院

2.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所

关键词： 养殖尾水;水力旋流器;正交试验法;内流场;分离效率

期刊名称： 上海海洋大学学报

ISSN： 1674-5566

年卷期： 2024 年 33 卷 006 期

页码： 1418-1428

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 根据南美白对虾池塘养殖尾水的沉淀性颗粒物特点，设计了一种水力旋流分离器，基于CFD数值计算理论，结合离散相模型（DPM）和雷诺应力湍流模型（RSM），建立了旋流器的三维两相内流场数值模型。以旋流器的溢流口直径、底流口直径、锥角、溢流管插入深度和柱段长度为设计变量，构建了L16 （4～5）参数化正交优化试验模型，研究了设计变量对流场特征及固体颗粒物分离效率的影响，并通过极差分析确定了既能减小压降又能提高颗粒物分离效率的最佳组合参数。结果表明：经过优化的水力旋流器使压力降和径向压力梯度均有所减小，颗粒物的分离效率提高；当溢流口直径为120 mm、底流口直径为32 mm、锥角为18°、溢流管插入深度为160 mm、柱段长度为390 mm的组合参数下，其压力降较优化前降低了9 842 Pa，分离效率提高了12%；通过加工实物并在现场实际测试，对比分析旋流器的进水口、底流口和溢流口的水质特征，颗粒物分离效率的仿真和试验相对误差不超过5%，验证了三维两相内流场计算方法的有效性。研究结果可为旋流器的优化设计及其在池塘养殖尾水处理中的应用提供理论依据。

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