基于ANSYS的进料加速器的流场分析

0 引言

钻井液处理离心机是一种卧式螺旋卸料沉降离心机，在现场应用过程中容易产生卸料堵塞、处理量不足、振动大等问题，这些问题都限制了离心机的应用与发展。处理效率跟不上钻井液的处理需求，使得井队在钻井过程当中放弃离心机的使用，当钻井液固相颗粒含量过高时才会考虑用离心机去除一部分固体颗粒。这样有害固相就会在井底不断循环，不仅会损坏工具，还不利于钻井质量的保证。此外，钻井液离心机工作时会产生较大的振动，既影响了离心机的分离效果，又产生了严重的安全隐患。本文针对钻井液离心机喂料扩散慢、物料分布不均而导致的处理量不足、振动较大、分离效率低等问题进行了改进设计。在钻井液离心机的喂料腔设计喂料加速装置，通过该加速装置使通过喂料管进入的物料快速加速到转鼓速度，使固相颗粒快速沉降。这样可以有效避免喂料管出口处的物料堵塞，也可以减少喂料管周围产生的紊流，而减少由于离心机内部的物料分布不均匀而引发的强烈震动。并且，通过喂料加速装置对固相颗粒进行加速也使得离心机能够处理更小颗粒的固相，对物料有了更广阔的适应性。

1 喂料加速装置结构设计

喂料加速装置设计在螺旋输送器柱筒段的起始段位置，在该段用隔板隔出一段腔体，则形成一个圆柱体的喂料腔，如图1所示，此外还设计有加速叶片，用以对物料进行加速扩散，将加速叶片设计焊接在螺旋推料器内部的隔板上

。在设计喂料加速装置的叶片时，需要考虑到叶片的数量、长度、进出口直径等参数。为了使内部流场有一定的对称性，并且叶片受力具有均匀性，初步设计4片加速叶片。为了使整个喂料腔的物料都得到加速扩散，并且考虑到叶片的强度性能，初步将加速叶片设计为长叶片，将其两端分别固定在左右两个挡板上。该钻井液离心机的喂料管直径为70mm，如果把叶片的入口直径也设置为70mm，那么靠近喂料口处的叶片将直面输入物料地冲刷，造成严重磨损，所以初步设置为叶片入口直径为90mm。在设计加速叶片的出口直径时，考虑到喂料腔的直径为280mm，将叶片出口直径设置为喂料腔直径时，流喂料腔内的流体会被分隔成四个相互独立的区域，不利于物料的离心加速，所以初步设计加速叶片的出口直径为260mm。设计的加速叶片如图2所示。

2 进料腔流场数值模拟

2.1 模拟方法

本文采用 Reynolds 平均法中的两方程模型——Standard k-ε模型

对钻井液离心机流场进行分析。湍流动能(k)方程的表达式如下：

他腾不开手，就用两只脚，踢翻了三个官兵，一粗脖子官兵觑个空，挥刀对着他右手砍下来。盗墓贼要是用尸骨去挡，便可把刀挡下，可他怕刀伤着尸骨，反把手一缩，那刀就砍中他肩头，血水溅出来，把他脸都染红了。

(1)

湍流耗散率(

)方程表达式如下：

(2)

式中，

——由平均速度梯度引起的湍动能

的产生项；

——可压缩流动中的脉动扩张项；

——由浮升力引起的湍动能的产生项；

奋斗目标是企业各部门前进的方向，而企业达到自己的经营管理目标需要企业各部门为同一个目标共同努力，相互协作，发挥多部门的协调效应。而当前企业各部门考核目标不同致使部门的奋斗目标也不相同：生产部门只为满足销售，供应部门只为生产的供应，销售部门只为完成销售任务，财务部门只为做好企业记账核算，各为各的，致使业财融合没有良好有效的切实，结果导致库存大量积压，应收账款大量坏账损失等严重问题，给企业的正常发展带来严重影响。

、

——分别为湍动能和湍流耗散率对应的普朗特数；

1

、

2

、

3

——经验常数；

在进行流体数值模拟之前，需要划分网格将模型计算区域离散化，常用网格划分模型主要有棱柱型网格(Prism Meshing)、四面体网格(Tetra Meshing)以及六面体网格(Hexa Meshing)

。考虑到本文中喂料腔设置了加速叶片，模型当中出现犄角的地方比较多，结构相对复杂，所以采用非结构四面体网格对模型进行离散。离散后的网格模型如图4所示。

根据Launder推荐值及后来实验验证，对于不可压缩流体，在软件仿真中模型常数取值

为：

1

=1

45 、

2

=1

92、

3

=0

09、

=1

0、

=1

3。

2.2 进料腔流场模型的建立

此外，江西还是客家人聚居的中心之一，是客家文化的大本营，客家文学和民俗文化也是江西独特的文学和文化资源。江西还是中国工农红军、中华苏维埃政权的大本营，是中央苏区所在地。因此，江西又是苏区文学生存发展的“红土地”，孕育了无数光辉灿烂、极具时代特色的苏区文学作品。

1)在恒温热风干燥和分阶段控温热风干燥两种方法下，热风温度和风速对辣椒干燥速率的影响程度都很显著，热风温度较风速更显著。

、

——用户定义的源项。

为了得到物料在进料腔内的流场分布及物料加速情况，本文对喂料腔进行流场建模，并在建模过程中，对进料管进行了一定的简化，缩短了喂料管的长度，建模参数主要包括了喂料管直径、喂料腔长度、喂料腔直径以及加速叶片结构等。喂料腔基本结构参数如表1所示，叶片结构及参数如表2所示，根据表1及表2中的参数建立如图3所示的喂料腔流场模型。

“凡有血气，皆有争心”暗示“争”是伴随血气之生而来的一种本能冲动，是“六志”不得协调的结果。而“六志”经由礼乐文化的疏导和满足才可能达致协调，当“变法”活动成为春秋后期的一股潮流之时，叔向、蔡史墨及仲尼这样一些深谙礼乐精神的贤人已经指出，那些改变礼乐传统所塑造的社会形态的改革活动，将不可避免地导向“锥刀之末，将尽争之”的乱境。礼与争的对立关系，或许在“受天地之中以生”的人群中有其根源。这一认识构成了荀子礼论的重要基础。

2.3 边界条件

2.3.1 流场边界条件

基于BGP的二维路由协议与传统BGP的信息交互过程一样，只不过需要对信息交互报文进行必要的扩展，使其能够支持二维路由相关信息的传递。另外为了能够支持二维路由的增量部署，在设计BGP二维路由协议的时候，需要保证二维路由协议与传统路由协议的兼容。在本文中，我们是基于MP-BGP实现的域间二维路由协议。

2.3.2 边界条件设置

计算中使用的物料是一种含有重晶石颗粒的加重钻井液，物料设置为固液两相流，简化参数如表3所示。

钻井液离心机为LW450-1000型离心机，其设计流量60m

/h，转速3000r/min；转鼓内半径R

=225mm；转鼓内筒外半径R

=152mm；柱筒段沉降区长度L

=582mm；螺距S=108mm；转鼓半锥角α=8°；螺旋升角β=7.59°

。

在数值模拟中，设置边界条件是一个非常重要的步骤，直接决定了模拟计算能否收敛，也决定了数值模拟的精度，只有合理的设置才能够得到比较准确的模拟结果。本文中需要对入口边界条件、出口边界条件和壁面边界条件进行设置

。具体设置如下。

(1)入口边界条件设置为Velocity Inlet(速度入口)，根据钻井液离心机的处理量60m

/h进行计算得到入口速度为4.33m/s。

(2)出口边界条件设置为Pressure Outlet(压力出口)，因为喂料腔出口处不受其他外力作用，故设置出口处的相对压力为0，即只受大气压作用。

(3)壁面边界条件设置为No slip wall(无滑移壁面)，由于物料在离心机转鼓内壁及喂料腔壁面内没有相对滑动，故设置为无滑移壁面。设置边界条件后的模型示意如图5所示。

现代英国刑事审判虽然是围绕陪审团审判而发展起来，但在治安法院由于传统的影响，有些例外，治安法官从诞生之初就不适用陪审团参加独立处理刑事犯罪案件，没有明确程序要求，只要处理纠纷即可结案。如果是被告人承认有罪的即决案件的话程序更是简单，不需要出示证据和传唤证人，结案更是快捷。总之，由于治安法官审理案件的案情往往比较简单，争议性不大，审理形式上的程序要求不太严格，因此案件一般从立案到结案就几天时间，十分迅速。

3 计算结果分析

首先对无叶片喂料腔模型及有叶片喂料腔模型进行了对比分析，以验证设置加速叶片的合理性。加速流场分析模型分别使用了4叶片的直叶片流场模型和4叶片的圆柱叶片流场模型。通过对3组进料腔的流场进行分析比较，进行了比较和分析，得到的结果如图6～图8所示。

值得注意的是， 2011年之后，有些城市的房价偏离度均为负，如南京、无锡、常州、苏州、淮安、盐城、杭州、嘉兴等。而这些城市恰恰在2015年前后同时出现了一轮房价上涨，甚至引发了“恐慌性”购房潮。这究竟是一种巧合，还是另有内在联系？先前实际房价低于基本面价格所形成的价值“洼地”是否会成为后来房价上涨的潜在动力？房价负向偏离是否意味着留有上涨的空间，存在着“补涨”效应？基于这些思考，我们接下来对“补涨”效应展开进一步的分析。

如图6所示，有叶片模型的切向速度明显大于没有叶片模型的切向速度，并且直叶片模型的切向速度略大于圆柱叶片模型，速度分布也较为均匀。可见在三种模型中，直叶片模型对物料的切向速度加速效果最好。

从图7可以看出，在物料径向速度方面，直叶片模型的径向速度最小，均为负值且分布不均，无叶片模型的径向速度分布均匀但速度值多在0左右，产生了一定的回流，圆柱叶片模型的径向速度分布均匀且速度最大。可见在三种模型中，圆柱叶片模型对物料的径向速度加速效果最好。

图8所示是三种模型对应的湍流强度分析结果，从图中可以看出，无叶片模型和圆柱叶片模型内部湍流程度较小，直叶片模型的内部湍流强度较大，而无叶片模型的湍流强度在出口处有局部增强，所以综合来看圆柱叶片模型的湍流强度较好。

4 结论

应用ANSYS CFX仿真平台通过流场仿真对没有进料加速器的进料腔流场及四叶片的直叶片加速流场和四叶片的圆柱叶片加速流场进行了对比分析，结论如下：

(1)在切向速度和径向速度方面，直叶片和圆柱叶片模型均大于无叶片模型。

(2)在湍流强度方面，圆柱叶片模型的湍流强度小于无叶片模型，表明可以通过叶片对物料进行加速，设置进料腔加速叶片是可行的。

(3)在切向速度方面，直叶片模型的速度最大，但是模型内部流动较为紊乱，不可取。圆柱叶片模型的切向速度虽略小于直叶片，但是在径向速度方面，其分布较为均匀且速度值较大，湍流强度也比较小。因此，综合来看，圆柱叶片对于物料的加速效果较好。

[1]新型高效大处理量钻井液离心机的设计与研究[D]. 李萍瑛.西南石油大学,2016.

[2]岩屑甩干机高浓度流场分析及筛篮结构参数优化[D]. 成奇云.西南石油大学,2017.

[3]方钻杆旋塞阀失效分析与优化设计[D]. 朱晓凤.西南石油大学,2015.

[4]丁源, 王清. ANSYS ICEM CFD从入门到精通[M]. 清华大学出版社, 2013.1.