【正文】 時(shí)， (50)設(shè)為時(shí)間常數(shù)，式中第一項(xiàng)，故趨于終端沉降速度：又，故 （t=0時(shí)，）若不考慮旋轉(zhuǎn)時(shí)的能量損失，則 （為切向入口速度） ， 解得：一般地，當(dāng)時(shí)，近似認(rèn)為氣泡已遷移到中心，對應(yīng)的時(shí)間為最小駐留時(shí)間 ①一般氣泡從邊壁到中心的平均移動(dòng)速度 ，即 ②分離器的處理量為Q，則分離器內(nèi)液體占據(jù)的最小體積 ③式中V為旋流器的容積。clrscr()。（2） 當(dāng)DL=80mm時(shí)，R代入（58）式得，為了保證液體的順利排除必須保持一定的壓頭，同時(shí)排液管排出的液體相當(dāng)于自由流，因此要盡可能的使Z1Z2，故所取DL過大。對判別式變形得: （60）已知 代入上式得: （61）用C語言編程求解最小進(jìn)口管直徑，計(jì)算程序如下includeincludemain(){float m,k,d,n=。n1) printf(\nn=%f,d=%f,n,d)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[24]，材料：16Mn,： SH340692. （1） 設(shè)備操作重量： （67）容器殼體和支座的重量容器內(nèi)部構(gòu)件的重量容器保溫材料的重量平臺、扶梯的重量操作時(shí)容器內(nèi)物料的重量人孔、接管、法蘭等附件的重量=+0+0+111++=(2)計(jì)算分離器各段載荷，所取截面如圖1所示圖61各段載荷計(jì)算如下表所示各段載荷011223（kgf）（1） 計(jì)算風(fēng)載荷: （68） 以12段為例計(jì)算風(fēng)載荷：設(shè)備所在地的基本風(fēng)載荷，取烏魯木齊的基本風(fēng)載荷進(jìn)行計(jì)算=60高度變化系數(shù)，由[2]表166得=12段分離器高度，=2m空氣動(dòng)力系數(shù)，對圓筒形設(shè)備=風(fēng)振系數(shù)，計(jì)算段頂截面距地面高度系數(shù), 由[2]表164得= 設(shè)備基本振型自振周期變化系數(shù)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)氣液分離器是等直徑厚壁設(shè)備，故由[2]表165得=1，直立設(shè)備有效直徑，容器各段外直徑，mm容器各段保溫層厚度，mm籠式扶梯當(dāng)量寬度，mm操作平臺當(dāng)量寬度，mm=m=同理可求出分離器各段風(fēng)載荷于下表所示計(jì)算各段載荷0112231（kgf）602平臺數(shù)0110(2)計(jì)算風(fēng)彎矩容器任意計(jì)算截面II的風(fēng)彎矩計(jì)算公式: （69）分離器各截面的風(fēng)彎矩計(jì)算結(jié)果如下表:截面彎矩00 1122任意截面的地震彎矩: （70）等直徑、等壁厚設(shè)備任意截面計(jì)算截面II地震彎矩: （71）底部截面的地震彎矩: （72）(當(dāng)時(shí)，視設(shè)備為柔性結(jié)構(gòu)，則需考慮高振型的影響，在進(jìn)行穩(wěn)定或其他驗(yàn)算時(shí)，)式中:c結(jié)構(gòu)影響系數(shù)，對直立圓筒形容器取c=地震影響系數(shù)，這里取最大地震時(shí)影響系數(shù)=Q0 自計(jì)算截面以上的操作載荷塔頂至第 I段(含第i段)的高度,mh計(jì)算截面距地面的高度,m計(jì)算截面以上集中重量QX的作用點(diǎn)距地面的高度,m 度處,集中載荷引起的水平地震載荷,N各截面的地震載荷計(jì)算如下表:截面各截面的地震彎矩00，故分離器為柔性構(gòu)件1122偏心彎矩因?yàn)闆]有偏心載荷，故設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力: （73）操作或者非操作時(shí)重力引起的軸向應(yīng)力: （74）彎矩引起的軸向引力: （75）式中： 設(shè)計(jì)壓力分離器直徑分離器各段壁厚任意計(jì)算截面處以上筒體承受的操作或非操作時(shí)的重量載荷，kgf中較大者各種載荷引起的軸向引力如下表:設(shè)計(jì)壓力引起的軸向力 操作重量引起的軸向力 16MPa MPa最大彎矩引起的軸向力 最大組合軸向拉力，出現(xiàn)正常操作的情況下： （76）強(qiáng)度條件： （77）焊接系數(shù)由以上分析知筒體最大組合軸向拉力，發(fā)生在正常操作時(shí)的11截面MPa[243。將CFD工具運(yùn)用到分離機(jī)械的研究中，也成為工程技術(shù)人員改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高效率的有效手段，是CFD應(yīng)用的前沿。這在一定程度上限制了商業(yè)軟件在工程實(shí)際中的應(yīng)用。對于包括組分混合和反應(yīng)的流動(dòng)，需要解組分守恒方程或者使用PDF模型來解混合分?jǐn)?shù)的守恒方程。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的動(dòng)量方程為： （84）由于在FLUENT中忽略了 項(xiàng)，因此不能用動(dòng)量方程的相對速度表達(dá)式準(zhǔn)確的計(jì)算隨時(shí)間變化的角速度。該方法必須采用很少的時(shí)間和空間步長。該模型的平均行為，應(yīng)與實(shí)際的湍流統(tǒng)計(jì)平均行為基本一致。大量的預(yù)報(bào)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果對照表明，Kε模型可以成功或基本成功用于以下幾種情形：無浮力平面射流、平壁邊界層、管流、通道流或噴管內(nèi)流動(dòng)、無旋渦及弱旋的二維和三維流動(dòng)。Kolmogorov定律：E（k）=k 。離散相和流體相之間有動(dòng)量、質(zhì)量和能量的交換。從實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以建立一些特定的關(guān)系，從而使上述方程封閉，另外，對于小顆粒流（granular flows），可以通過應(yīng)用分子運(yùn)動(dòng)論的理論使方程封閉。在這種情況下，混合模型能取得較好的結(jié)果。不同相之間的動(dòng)量交換也依賴于混合物的類別。如果解顯示出好的收斂趨勢，可逐漸增加欠松弛因子。Flent采用有限容積離散動(dòng)量方程，速度和壓力耦合采用SIMPLE、SIMPLEC及PISO算法。●減小速度的欠松弛因子，～。通過軟件之間的接口，調(diào)入到Gambit內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。圖82 CFD模型數(shù)值計(jì)算使用三維粘性雷諾時(shí)均NS方程求解軟件FLUENT，運(yùn)用分離的隱式求解方法、RNGke模型，混合的多相流模型，同時(shí)考慮了離心式氣液分離器內(nèi)流體的強(qiáng)選旋流動(dòng)，對壓力離散采用PRESTO法，對動(dòng)量方程采用二階迎風(fēng)差分格式進(jìn)行離散，對速度和壓力耦合采用SIMPLE算法。對于紊流需要說明性質(zhì)。由圖8889可以清楚的看出鉆井液通過進(jìn)口管進(jìn)入分離器后確實(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生了強(qiáng)烈旋流，沿徑向速度矢量逐漸增大。該管柱式旋流式分離器可分離氣泡小，效率較高，分離器體積相對較小，維修量小，工作穩(wěn)定。在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的截面內(nèi)，含液量隨著半徑的增大而增大，這是因?yàn)殡x心力與半徑的平方成正比關(guān)系，在強(qiáng)旋流場中，高密度的液相沿徑向向外運(yùn)動(dòng)拋向壁面，較小密度的氣相向中心聚集轉(zhuǎn)而向上運(yùn)動(dòng)。鉆井液密度1500kg/, %，,以下為靜壓力場、速度場以及體積分?jǐn)?shù)的分布情況.圖83 縱向剖面泥漿壓力場分布圖圖84混合液的速度場圖85 混合液的速度云圖圖86 混合液的壁面速度分布圖圖87進(jìn)口附近壁面速度場圖88 Z=圖89 Z=圖810 排液口流場矢量圖圖811 排氣口附近流場流速矢量分布圖 由圖83可以看出分離器內(nèi)整體壓力分布情況，在分離器的底部壓力最大，在液相出口壓力最小。氣體出口和液體出口設(shè)為壓力出口，表壓為0。在Gambit工作環(huán)境中，可以利用size function控制網(wǎng)格尺寸由以上加密的位置向空間增大。 建立三維模型圖81根據(jù)理論計(jì)算尺寸建立分離器的流道模型。高速的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生一個(gè)很大的徑向壓力梯度，從而推動(dòng)流體向軸向和徑向流動(dòng)，并在流場中形成旋渦或旋度的分布。在CFD中，有限差分法占主導(dǎo)地位，且最為成熟，目前已經(jīng)發(fā)展了多種收斂性好、精度高的離散格式，較常用的有：Taylor（泰勒）展開法、有限容積法。以下為混合模型和歐拉模型的求解策略。顆粒流（液—固）與非顆粒流（液—液）的處理是不同的?；旌夏Ｐ褪菤W拉模型在幾種情況下的很好替代。體積分?jǐn)?shù)是時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)，各相的體積分?jǐn)?shù)之和等于1。 在Fluentzhong中的拉格朗日離散項(xiàng)模型遵循歐拉—拉格朗日方法。RNG Kε模型是一種修正的Kε模型，在文獻(xiàn)[33][34]中有較詳細(xì)的討論。在所有的雙方程模型中，Kε雙方程模型的應(yīng)用最為普遍，先后由周培源（1945）、HarlowNakayama(1968) 、JonesLaunder(1972)提出。因此統(tǒng)觀模擬當(dāng)前成為解決工程實(shí)際問題的有效手段。完全模擬、大渦流模擬屬于細(xì)觀模擬。包含了其它的模型相關(guān)源項(xiàng)，如多孔介質(zhì)和自定義源項(xiàng)。 控制方程對于所有的流動(dòng)問題，F(xiàn)LUENT需要求解質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程?！?使用方便，商業(yè)軟件都提供了比較友好的用戶界面，方便用戶的使用?！兜秃辖痄撾姾笚l》選用焊條牌號J507，型號E5015。法蘭材料：16Mn(鍛件)，墊片材料：石棉橡膠板，s=3mm,y=11MPa,m=初擬法蘭的尺寸如下所示D D=150 D=150 D=80 H=10 R=墊片尺寸：墊片寬度：N=墊片基本密封寬度：墊片有效密封寬度： 故墊片的計(jì)算寬度：螺栓選用的材料是35號鋼，預(yù)緊時(shí)螺栓載荷：操作時(shí)螺栓載荷： 擬采用螺栓4個(gè) ，則，根據(jù)螺紋標(biāo)準(zhǔn)以及管道法蘭螺栓的最小直徑，取螺紋根徑，相當(dāng)于M16的螺栓。damp。由分流層轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)流或環(huán)狀流的判別式: （59）式中： 式中D為入口管直徑，為管內(nèi)橫截面上液面離管底的高度，A為管內(nèi)氣相所占的橫截面積。if(f=1e6)printf(\nm=%f,n=%f,p=%f,m,n,p)。這就需要研究氣液相在輸送過程的能量平衡，要求正確的確定液封高度z2和氣液混合物的進(jìn)口高度。 } }運(yùn)行結(jié)果如下：r=, v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=r=,v1=應(yīng)用excel繪出10點(diǎn)的關(guān)系曲線如下圖51所示： 圖51根據(jù)圖示v1與r的曲線關(guān)系，v1和r之間近似指數(shù)關(guān)系，故設(shè) （35）對上式兩邊同時(shí)取對數(shù)得： （36）記 ,b=lgk 則rvr*rlgvrlgv關(guān)于曲線分析圖如下所示：圖52由的曲線關(guān)系知近似直線關(guān)系，故采用最小二乘法確定常數(shù)a,b.由方程組： （37） （38）即 （39）　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （40）　　把已知代入方程組得：+= (41) +10b= (42)解方程組