SOLIDWORKS Flow Simulation：如何从气体中分离固体

  什么是旋风分离器以及它的用途是什么？它是一种除尘器，用于清除气体中的固体颗粒（灰尘）。旋风分离器的工作原理是将受污染的空气引入圆柱形腔室，气体开始旋转。由于离心力的作用，较重的灰尘从气体中分离出来。由于与壁的摩擦，固体颗粒失去速度并在重力的影响下落到旋风分离器的底部，空气向上流动，通道位于中心。这种现象和旋风分离器本身的操作能够正常的使用SOLIDWORKS Flow Simulation 程序传输到计算机屏幕上。

  为什么要模拟物理现象并将其传输到计算机屏幕上？进行这些活动是因为它们能更好地理解物理现象，并允许工程师避免进行实验测试。计算机模拟显着加快了设计过程，并可以显着节省资金成本。这种方法的一个很好的例子是旋风除尘器的设计。使用SOLIDWORKS Flow Simulation，能检查建议的分离器是否正确执行其任务。

  以下模拟的目的是对以60 m/s 的速度供应污染空气的旋风分离器进行建模。铁颗粒是与空气一起供给的经过处理的元素。

  创建模拟的第一阶段是使用“向导”项目向导并告知程序将考虑哪种类型的流程。在这种情况下，重要的信息是程序应思考重力并且流动是内部的。此外，有必要注意一下的是，模拟将包括一个执行旋转运动的区域。

  然后注意到模拟中会存在空气。选择这一些信息后，基本的初始化条件就被引入到程序中。

  完成上述步骤后，决定标记代表风车的旋转区域。添加它是为了证明空气和颗粒物可以更加好地分离。确定旋转区域将以80 rad/s 的速度旋转，并且它已经位于排气通道中。为了定义该区域，一定要选择适当的对象，然后为其指定旋转速度。

  下一阶段是定义边界条件。第一个边界条件是指示入口并提供空气供应速度的信息。

  然后有必要指出几何出口。在此模拟的情况下，几何结构有两个出口- 位于旋风分离器的顶部和底部。定义出口时，有必要提供有关那里压力的信息。在这种情况下，压力是环境压力。

  此外，还决定将粗糙度分配给旋风分离器的内壁。在这种情况下，确定粗糙度为12微米。

  确定边界条件后，下一步是定义计算目标。在本例中，这些是网点的平均速度。如下图所示，用户都能够请求跟踪更多参数。然而，在这种情况下，中速就足够了。

  下一步是定义网格。本例中，“精炼细胞”等级设置为3。设置完所有选项后，就能够直接进行模拟了。

  为了更好的数据可视化，能够直接进行气流轨迹跟踪。借助此工具，您可以进一步探索流体流动，并能看到比实际实验更多的内容。下面的动画说明了这一点。

  通过以这样的形式定义的模拟，SOLIDWORKS Flow Simulation 允许用户跟踪给定几何体中的粒子流。然而，重要的是要认识到添加的颗粒不可能影响一般的流动轨迹。

  该选项需要额外的计算。然而，这些执行速度很快，并且结果是自动获得的。为了将粒子添加到流中，项目向导会提供帮助，它要求用户更好的提供所有必要的信息。这中间还包括诸如提供灰尘的墙壁的指示、颗粒的大小（在本例中为1e-05 m）以及颗粒的物理特性等信息。对于此模拟，决定引入由铁制成的颗粒。此外，用户都能够提供质量流量或初始速度的值。在这种情况下，决定保留默认值。

  然后，程序要求用户指示程序是否应在模拟中考虑侵蚀或吸积。此外，还会询问用户粒子在与墙壁碰撞后应如何表现。在这种情况下，我们决定将其作为墙壁的完美反射。

  这意味着分离器运行正常并且设备实现了其目的。所有固体颗粒均通过旋风分离器的下部开口逸出，而清洁空气则通过位于分离器上部的通道逸出。