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基于CFD的土壤颗粒旋风分离器结构优化设计OA

Optimization design of soil particle cyclone separator based on CFD

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为提升隧道灌注桩施工中排土时的固相颗粒分离收集能力,开展旋风分离器优化研究.基于计算流体动力学(CFD)对旋风分离器关键结构参数进行模拟优化,系统分析排气口直径、排气管插入深度及排尘口直径对分离效率与压降的影响.结果表明,排气口直径为200 mm时,分离效率最大为87.0%,过小或过大会诱发流场扰动或短接效应;排气管插入深度为400 mm时,分离效率峰值为87.7%,过深导致排尘口返混;排尘口直径为250 mm时,分离效率最高达88.3%,过大会削弱离心力场.据此开展结构优化,现场验证表明,优化结构可实现88.23%的细小土壤颗粒分离效率,与模拟结果吻合良好,优化方案可行,满足工程中对固相颗粒有效收集需求.研究可为旋风分离器的优化设计提供参考.

To enhance the solid particle separation and collection capability during soil discharge in tunnel cast-in-place pile construction,an optimization study was conducted to optimize the cyclone separator.Computational Fluid Dynamics(CFD)was employed to simulate and optimize the key structural parameters of the cyclone separator.The effects of exhaust vent diameter,exhaust pipe insertion depth,and dust discharge outlet diameter on separation efficiency and pressure drop were systematically investigated.The results show that:at an exhaust vent diameter of 200 mm,separation efficiency reaches 87.0%;excessively small or large diameters induce flow disturbance or short-circuiting effects.With an exhaust pipe insertion depth of 400 mm,peak efficiency hits 87.7%;excessive depth causes backflow at the dust outlet.A dust discharge outlet diameter of 250 mm achieves maximum efficiency(88.3%);larger diameters weaken the centrifugal force field.The optimized cyclone separator achieved a fine soil particle separation efficiency of 88.23%in field tests.This result,which aligns closely with simulation data,confirms the feasibility of the optimization scheme for engineering applications.The research can provide reference for the optimal design of cyclone separators.

黄金坤;王燕;金仁才;程安春;周士龙;饶思贤;罗仲龙

中国十七冶集团有限公司,安徽 马鞍山 243000安徽工业大学 机械工程学院,安徽 马鞍山 243002中国十七冶集团有限公司,安徽 马鞍山 243000中国十七冶集团有限公司,安徽 马鞍山 243000安徽工业大学 机械工程学院,安徽 马鞍山 243002安徽工业大学 机械工程学院,安徽 马鞍山 243002安徽工业大学 机械工程学院,安徽 马鞍山 243002

机械制造

旋风分离器分离效率计算流体力学结构优化

cyclone separatorseparation efficiencycomputational fluid dynamics(CFD)structural optimization

《流体机械》 2026 (3)

74-81,8

黄土隧道低净空干作业钻孔灌注桩钻孔装备研发与应用示范项目(RH2300003654)国家市场监督管理总局技术创新中心项目(RZ2500000571)

10.3969/j.issn.1005-0329.2026.03.009

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