D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.03.003 第18卷第3期 北京科技大学学报 Vol.18 No.3 1996年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jm.1996 弯曲通道内气流流动阻力的计算和验证 蒋仲安李怀宇杜翠凤 北京科技大学资源工程学院，北京1000⑧3 摘要分析了弯曲通道内气流流动状态，确定了气相流场的控制方程和边界条件，建立了通道内 计算流动阻力的有限差分的数学模型和计算机程序，通过理论计算和实验分析了流道的几何参数 对阻力的影响.计算结果与实验数据相符合， 关键词弯曲通道，流动阻力，有限差分 中图分类号TBI15 利用弯曲通道来分离气固、气液两相流动中的固体和液体，在工程技术上有着十分广泛的应 用，如波形板分离器、锯齿形分离器和百叶窗式脱水器等，由于弯曲通道内的流动状态非常复 杂，其流动阻力受气流速度、流道宽度、流道偏转角、固体颗粒（或液滴）与气流之间相互作用 的影响，一般要通过实验直接测量流动阻力，但很难确定最佳的结构参数，即流动阻力要小、分 离效率要高的弯曲通道几何尺寸.为此，本文对锯齿形弯曲通道，应用流体力学的理论，进行流 动阻力计算的数值模拟，建立一套相应的计算方法和计算机程序. 1控制方程与边界条件 如图1所示，气流在弯曲通道流动，实际上是一种三维、非定常、可压缩粘性流体的流动过 程，需要根据实际情况作一些简化.假如进人弯曲通道内气流速度较小，这种气体可作为不可压 缩气体处理；另外弯曲通道的高度与宽度之比很大，可假定流场为二维平面流动.故可以近似认 为气体是粘性、不可压缩、不计质量力、牛顿流体的平面非定常流动·根据连续方程和动量方 程，应用涡量2和流函数平定义，得到量纲为1形式的流函数涡量方程为： 1 图1锯齿形弯曲通道和流场求解坐标系 1995-10-10收稿 第一作者男32岁博士后第 18 卷 第 3 期 1 9 % 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u r n a l o f U n i v e rs ity o f S d en ce a nd T 戈h n o l o gy Be ij ing V o l . 18 N o . 3 J u 区 19 9 6 弯曲通道 内气流流动阻力的计算和验证 蒋仲安 李怀宇 杜翠凤 北京科技大学资源 工 程 学 院 , 北京 1(X 洲粥 3 摘要 分析 了弯 曲通道内气流流动状态 , 确定 了气相流场的控制方程和边界条件 , 建立了 通 道内 计算流动阻力的有限差分的数学模型和计算机程序 , 通过理论计 算和实验分析 了流道的几何参数 对阻力的影响 . 计算结果与实验数据相符合 . 关键词 弯 曲通道 , 流动阻力 , 有限差分 中图分类号 珊 1 5 利用弯曲通道来分离气固 、 气液两相 流动 中的固体和液体 , 在工程技术上有着 十分广泛的应 用 , 如波形板分离器 、 锯齿形分离器和百 叶窗式脱 水 器等 . 由于弯曲通道 内的流 动状态非常复 杂 , 其流动阻力受气流速度 、 流道宽度 、 流道偏转角 、 固体颗粒 (或液滴 ) 与气 流之间相互作用 的影响 , 一般要通过实验直接测量流动阻力 , 但很难确定 最佳 的结构参数 , 即流动阻力要小 、 分 离效率要 高的弯曲通道几何 尺寸 . 为此 , 本文对锯齿形 弯曲通道 , 应用流体力学 的理论 , 进行流 动阻力计算的数值模拟 , 建立一套相应的计算方法和计算机程序 . 1 控制方程 与边界条件 如图 1 所示 , 气流在弯曲通道 流动 , 实际上是一种三维 、 非定常 、 可压缩粘性流体的流动过 程 , 需要根据 实际情况作一些简化 . 假如进人弯曲通道 内气流速度较小 , 这种气体可作 为不可压 缩气体处理 ; 另外弯曲通道 的高度与宽度之 比很大 , 可假定流场为二维平面流动 . 故可 以近似认 为气体是粘性 、 不可压 缩 、 不计 质量力 、 牛顿 流体的平 面非 定常 流动 . 根 据连 续方程和动量方 程 , 应用 涡量 口 和流 函数 甲 定义 , 得到量纲为 1 形式的流函数涡量方程 为 : l卯5 一 10 一 10 收稿 图 1 锯齿形弯曲通道和流场求解坐标系 第一 作者 男 32 岁 博士 后 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 03. 003