基于ANSYS的進料加速器的流場分析

0 引言

鉆井液處理離心機是一種臥式螺旋卸料沉降離心機，在現場應用過程中容易產生卸料堵塞、處理量不足、振動大等問題，這些問題都限制了離心機的應用與發展。處理效率跟不上鉆井液的處理需求，使得井隊在鉆井過程當中放棄離心機的使用，當鉆井液固相顆粒含量過高時才會考慮用離心機去除一部分固體顆粒。這樣有害固相就會在井底不斷循環，不僅會損壞工具，還不利于鉆井質量的保證。此外，鉆井液離心機工作時會產生較大的振動，既影響了離心機的分離效果，又產生了嚴重的安全隱患。本文針對鉆井液離心機喂料擴散慢、物料分布不均而導致的處理量不足、振動較大、分離效率低等問題進行了改進設計。在鉆井液離心機的喂料腔設計喂料加速裝置，通過該加速裝置使通過喂料管進入的物料快速加速到轉鼓速度，使固相顆?？焖俪两?。這樣可以有效避免喂料管出口處的物料堵塞，也可以減少喂料管周圍產生的紊流，而減少由于離心機內部的物料分布不均勻而引發的強烈震動。并且，通過喂料加速裝置對固相顆粒進行加速也使得離心機能夠處理更小顆粒的固相，對物料有了更廣闊的適應性。

1 喂料加速裝置結構設計

喂料加速裝置設計在螺旋輸送器柱筒段的起始段位置，在該段用隔板隔出一段腔體，則形成一個圓柱體的喂料腔，如圖1所示，此外還設計有加速葉片，用以對物料進行加速擴散，將加速葉片設計焊接在螺旋推料器內部的隔板上

。在設計喂料加速裝置的葉片時，需要考慮到葉片的數量、長度、進出口直徑等參數。為了使內部流場有一定的對稱性，并且葉片受力具有均勻性，初步設計4片加速葉片。為了使整個喂料腔的物料都得到加速擴散，并且考慮到葉片的強度性能，初步將加速葉片設計為長葉片，將其兩端分別固定在左右兩個擋板上。該鉆井液離心機的喂料管直徑為70mm，如果把葉片的入口直徑也設置為70mm，那么靠近喂料口處的葉片將直面輸入物料地沖刷，造成嚴重磨損，所以初步設置為葉片入口直徑為90mm。在設計加速葉片的出口直徑時，考慮到喂料腔的直徑為280mm，將葉片出口直徑設置為喂料腔直徑時，流喂料腔內的流體會被分隔成四個相互獨立的區域，不利于物料的離心加速，所以初步設計加速葉片的出口直徑為260mm。設計的加速葉片如圖2所示。

2 進料腔流場數值模擬

2.1 模擬方法

本文采用 Reynolds 平均法中的兩方程模型——Standard k-ε模型

對鉆井液離心機流場進行分析。湍流動能(k)方程的表達式如下：

他騰不開手，就用兩只腳，踢翻了三個官兵，一粗脖子官兵覷個空，揮刀對著他右手砍下來。盜墓賊要是用尸骨去擋，便可把刀擋下，可他怕刀傷著尸骨，反把手一縮，那刀就砍中他肩頭，血水濺出來，把他臉都染紅了。

(1)

湍流耗散率(

)方程表達式如下：

(2)

式中，

——由平均速度梯度引起的湍動能

的產生項；

——可壓縮流動中的脈動擴張項；

——由浮升力引起的湍動能的產生項；

奮斗目標是企業各部門前進的方向，而企業達到自己的經營管理目標需要企業各部門為同一個目標共同努力，相互協作，發揮多部門的協調效應。而當前企業各部門考核目標不同致使部門的奮斗目標也不相同：生產部門只為滿足銷售，供應部門只為生產的供應，銷售部門只為完成銷售任務，財務部門只為做好企業記賬核算，各為各的，致使業財融合沒有良好有效的切實，結果導致庫存大量積壓，應收賬款大量壞賬損失等嚴重問題，給企業的正常發展帶來嚴重影響。

、

——分別為湍動能和湍流耗散率對應的普朗特數；

1

、

2

、

3

——經驗常數；

在進行流體數值模擬之前，需要劃分網格將模型計算區域離散化，常用網格劃分模型主要有棱柱型網格(Prism Meshing)、四面體網格(Tetra Meshing)以及六面體網格(Hexa Meshing)

?？紤]到本文中喂料腔設置了加速葉片，模型當中出現犄角的地方比較多，結構相對復雜，所以采用非結構四面體網格對模型進行離散。離散后的網格模型如圖4所示。

根據Launder推薦值及后來實驗驗證，對于不可壓縮流體，在軟件仿真中模型常數取值

為：

1

=1

45 、

2

=1

92、

3

=0

09、

=1

0、

=1

3。

2.2 進料腔流場模型的建立

此外，江西還是客家人聚居的中心之一，是客家文化的大本營，客家文學和民俗文化也是江西獨特的文學和文化資源。江西還是中國工農紅軍、中華蘇維埃政權的大本營，是中央蘇區所在地。因此，江西又是蘇區文學生存發展的“紅土地”，孕育了無數光輝燦爛、極具時代特色的蘇區文學作品。

1)在恒溫熱風干燥和分階段控溫熱風干燥兩種方法下，熱風溫度和風速對辣椒干燥速率的影響程度都很顯著，熱風溫度較風速更顯著。

、

——用戶定義的源項。

為了得到物料在進料腔內的流場分布及物料加速情況，本文對喂料腔進行流場建模，并在建模過程中，對進料管進行了一定的簡化，縮短了喂料管的長度，建模參數主要包括了喂料管直徑、喂料腔長度、喂料腔直徑以及加速葉片結構等。喂料腔基本結構參數如表1所示，葉片結構及參數如表2所示，根據表1及表2中的參數建立如圖3所示的喂料腔流場模型。

“凡有血氣，皆有爭心”暗示“爭”是伴隨血氣之生而來的一種本能沖動，是“六志”不得協調的結果。而“六志”經由禮樂文化的疏導和滿足才可能達致協調，當“變法”活動成為春秋后期的一股潮流之時，叔向、蔡史墨及仲尼這樣一些深諳禮樂精神的賢人已經指出，那些改變禮樂傳統所塑造的社會形態的改革活動，將不可避免地導向“錐刀之末，將盡爭之”的亂境。禮與爭的對立關系，或許在“受天地之中以生”的人群中有其根源。這一認識構成了荀子禮論的重要基礎。

2.3 邊界條件

2.3.1 流場邊界條件

基于BGP的二維路由協議與傳統BGP的信息交互過程一樣，只不過需要對信息交互報文進行必要的擴展，使其能夠支持二維路由相關信息的傳遞。另外為了能夠支持二維路由的增量部署，在設計BGP二維路由協議的時候，需要保證二維路由協議與傳統路由協議的兼容。在本文中，我們是基于MP-BGP實現的域間二維路由協議。

2.3.2 邊界條件設置

計算中使用的物料是一種含有重晶石顆粒的加重鉆井液，物料設置為固液兩相流，簡化參數如表3所示。

鉆井液離心機為LW450-1000型離心機，其設計流量60m

/h，轉速3000r/min；轉鼓內半徑R

=225mm；轉鼓內筒外半徑R

=152mm；柱筒段沉降區長度L

=582mm；螺距S=108mm；轉鼓半錐角α=8°；螺旋升角β=7.59°

。

在數值模擬中，設置邊界條件是一個非常重要的步驟，直接決定了模擬計算能否收斂，也決定了數值模擬的精度，只有合理的設置才能夠得到比較準確的模擬結果。本文中需要對入口邊界條件、出口邊界條件和壁面邊界條件進行設置

。具體設置如下。

(1)入口邊界條件設置為Velocity Inlet(速度入口)，根據鉆井液離心機的處理量60m

/h進行計算得到入口速度為4.33m/s。

(2)出口邊界條件設置為Pressure Outlet(壓力出口)，因為喂料腔出口處不受其他外力作用，故設置出口處的相對壓力為0，即只受大氣壓作用。

(3)壁面邊界條件設置為No slip wall(無滑移壁面)，由于物料在離心機轉鼓內壁及喂料腔壁面內沒有相對滑動，故設置為無滑移壁面。設置邊界條件后的模型示意如圖5所示。

現代英國刑事審判雖然是圍繞陪審團審判而發展起來，但在治安法院由于傳統的影響，有些例外，治安法官從誕生之初就不適用陪審團參加獨立處理刑事犯罪案件，沒有明確程序要求，只要處理糾紛即可結案。如果是被告人承認有罪的即決案件的話程序更是簡單，不需要出示證據和傳喚證人，結案更是快捷?？傊捎谥伟卜ü賹徖戆讣陌盖橥容^簡單，爭議性不大，審理形式上的程序要求不太嚴格，因此案件一般從立案到結案就幾天時間，十分迅速。

3 計算結果分析

首先對無葉片喂料腔模型及有葉片喂料腔模型進行了對比分析，以驗證設置加速葉片的合理性。加速流場分析模型分別使用了4葉片的直葉片流場模型和4葉片的圓柱葉片流場模型。通過對3組進料腔的流場進行分析比較，進行了比較和分析，得到的結果如圖6～圖8所示。

值得注意的是， 2011年之后，有些城市的房價偏離度均為負，如南京、無錫、常州、蘇州、淮安、鹽城、杭州、嘉興等。而這些城市恰恰在2015年前后同時出現了一輪房價上漲，甚至引發了“恐慌性”購房潮。這究竟是一種巧合，還是另有內在聯系？先前實際房價低于基本面價格所形成的價值“洼地”是否會成為后來房價上漲的潛在動力？房價負向偏離是否意味著留有上漲的空間，存在著“補漲”效應？基于這些思考，我們接下來對“補漲”效應展開進一步的分析。

如圖6所示，有葉片模型的切向速度明顯大于沒有葉片模型的切向速度，并且直葉片模型的切向速度略大于圓柱葉片模型，速度分布也較為均勻?？梢娫谌N模型中，直葉片模型對物料的切向速度加速效果最好。

從圖7可以看出，在物料徑向速度方面，直葉片模型的徑向速度最小，均為負值且分布不均，無葉片模型的徑向速度分布均勻但速度值多在0左右，產生了一定的回流，圓柱葉片模型的徑向速度分布均勻且速度最大?？梢娫谌N模型中，圓柱葉片模型對物料的徑向速度加速效果最好。

圖8所示是三種模型對應的湍流強度分析結果，從圖中可以看出，無葉片模型和圓柱葉片模型內部湍流程度較小，直葉片模型的內部湍流強度較大，而無葉片模型的湍流強度在出口處有局部增強，所以綜合來看圓柱葉片模型的湍流強度較好。

4 結論

應用ANSYS CFX仿真平臺通過流場仿真對沒有進料加速器的進料腔流場及四葉片的直葉片加速流場和四葉片的圓柱葉片加速流場進行了對比分析，結論如下：

(1)在切向速度和徑向速度方面，直葉片和圓柱葉片模型均大于無葉片模型。

(2)在湍流強度方面，圓柱葉片模型的湍流強度小于無葉片模型，表明可以通過葉片對物料進行加速，設置進料腔加速葉片是可行的。

(3)在切向速度方面，直葉片模型的速度最大，但是模型內部流動較為紊亂，不可取。圓柱葉片模型的切向速度雖略小于直葉片，但是在徑向速度方面，其分布較為均勻且速度值較大，湍流強度也比較小。因此，綜合來看，圓柱葉片對于物料的加速效果較好。

[1]新型高效大處理量鉆井液離心機的設計與研究[D]. 李萍瑛.西南石油大學,2016.

[2]巖屑甩干機高濃度流場分析及篩籃結構參數優化[D]. 成奇云.西南石油大學,2017.

[3]方鉆桿旋塞閥失效分析與優化設計[D]. 朱曉鳳.西南石油大學,2015.

[4]丁源, 王清. ANSYS ICEM CFD從入門到精通[M]. 清華大學出版社, 2013.1.