摘 要：轴流式离心分离器是核电设备中广泛应用的新式分离器，能够弥补切向入口式水力旋流器的不足。针对轴流式离心分离器，采用雷诺应力模型开展数值模拟研究，计算结果与实验所测得零速包络面长度误差小于 5%。计算结果表明，分离腔室内切向速度的分布规律满足兰金涡的分布，同时上游端的一级引出口的布置能够提高内旋流区的切向速度，有利于分离。
关键词：轴流式；离心分离；流场分布；数值模拟
DOI:10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.04.041
中图分类号：U664.5+6 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）04-0157-05
Numerical Simulation of Internal Flow Field in Axial Flow Type Centrifugal Separator
GAO Li 1 ，ZHANG Lu1 ，ZENG Xiaobo2 ，YAN Changqi 2
（1.China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100840，China； 2.Harbin Engineering University，Harbin 150001，China）
Abstract：Axial flow type centrifugal separator is a new separator widely used in nuclear power equipments，which can make up for the shortcomings of tangential inlet hydrocyclone. Aiming at the axial flow type centrifugal separator，the Reynolds stress model is used to carry out numerical simulation study. The error between calculation result and the zero-speed envelope surface length measured by the experiment is less than 5%. The calculation result shows that the distribution law of indoor tangential velocity in the separation chamber meets the distribution of Rankine vortex，and the arrangement of the first stage outlet at the upstream end can improve the tangential velocity in the inner swirl zone，which is conducive to separation.
Keywords：axial flow type；centrifugal separation；flow field distribution；numerical simulation
参考文献：
[1] 孙中宁.核动力设备 [M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 2004.
[2] 董振，耿宝杰，郭仕伟，等 .HTR-PM 启停堆系统设置 单台汽水分离器存在的问题与解决方法 [C]//2010 年核电站新技术 交流研讨会 . 深圳：中国电机工程学会，2010：128-132.
[3] 钱秋裕，骞宏伟，黄晓津 . 高温气冷堆核电站汽水分离系 统设计 [J]. 热力发电，2015，44（12）：103-106+112.
[4] 张娜娜，阎昌琪，孙立成，等 . 熔盐堆除气系统中气泡分离器运行特性 [J]. 核动力工程，2014，35（2）：137-140.
[5] ZENG X B，FAN G M，XU J X，et al. Experimental study on a new gas–liquid separator for a wide range of gas volume fraction [J]. Chemical Engineering Research and Design，2020，160：561-570.
[6] ZENG X B，ZHAO L，FAN G M，et al. Experimental study on the design of light phase outlets for a novel axial oil-water separator [J]. Chemical Engineering Research and Design，2021，165：308-319.
[7] CAI B W，WANG J J，SUN L C，et al. Experimental study and numerical optimization on a vane-type separator for bubble separation in TMSR [J].Progress in Nuclear Energy，2014，74：1-13.
[8] MURPHY S，DELFOS R，POURQUIÉ M J B M，et al. Prediction of strongly swirling flow within an axial hydrocyclone using two commercial CFD codes [J].Chemical Engineering Science，2007， 62（6）：1619-1635.
[9] ZENG X B，ZHAO L，ZHAO W G，et al. Experimental Study on a Novel Axial Separator for Oil–Water Separation [J]. Industrial & Engineering Chemistry Research，2020，59（48）： 21177-21186.
作者简介：高力（1989.02—），男，汉族，山东青岛人，工程师， 硕士研究生，研究方向：核电厂总体设计。