【科普】水力旋流器中的流动模式
2022-03-04625
水力旋流器是一种简单的设备，水力旋流器利用流体压力产生离心力和流动模式，可以将颗粒或液滴从液体介质中分离出来。为了实现分离，这些颗粒或液滴必须具有相对于介质足够不同的密度。
水力旋流器中的流动模式是气旋的。这是由液体切向注入圆柱形腔室引起的，这会导致涡流的发展。腔室有一个受限制的轴向底部出口，因此涡流中的所有液体都不能通过该出口逸出。一些液体必须反转其路径并逆流流向轴向顶部出口。这种反向流动继续旋转，并且由于旋转轴处的压力较低而形成空气芯。
传统的水力旋流器由一个与锥形体相连的圆柱形腔室组成，锥形体通向锥形顶部的底部出口。这会排出“下溢”。逆流由轴向伸入腔室顶部的管道定位，称为“涡流探测器”，并排放“溢出”。
向下和向上流动的流的存在意味着存在零垂直速度的轨迹。同时，两条流都有切向速度；外涡中的涡旋随半径的增加而减小；内涡中的涡量随着半径的减小而减小。速度可以用方程 ur n = 常数表示，其中在内涡中 n = – 1 并且在外涡中可以具有从 +0.5 到 +0.8 的值。
这意味着外部流体正在接近一个自由涡流并且正在经历剪切，而内部流体正在旋转，就好像它是一个固体一样，即以恒定的角速度。峰值切向速度不一定在零垂直速度的位置。
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