利用FLUENT中的RSM模型和DPM模型对不同排气管底口半径r的缩口式旋风分离器进行了内部流场的数值模拟。对结果的时均图进行分析,得到随着收缩半径r的减小,排气管入口面积在减小,轴向速度及切向速度均增加,速度的增加可使靠近中心的颗粒获得更大的离心力,因此被捕集的颗粒数增多。当半径r与排气管半径R比值为1~0.9时,分离效率提高不大,压降变化也较小,比值为0.8~0.5时,分离效率提高很多,同时能量损失也较大,在半径r逐渐减小的过程中,旋风分离器分离效率增加,压降增加。综合考虑,当r/R为0.6~0.5左右时,分离效率约为97%~98%,此时压降也较合理。

为了得到颗粒聚团对旋风分离器分离性能的影响，在不同入口颗粒浓度与入口气速下研究其对分离效率的影响。采用雷诺应力模型（RSM）计算湍流流场，通过群体平衡模型（PBM）耦合 CFD 对颗粒相进行数值计算。研究结果表明：时间为2 s 时，旋风分离器内的聚团作用已经趋于稳定，颗粒粒径在1．5μm 到3μm 范围的颗粒在旋风分离器内基本无法被捕集，而粒径大于5μm 的颗粒其分离效率接近于100％；随着入口颗粒浓度的增加，总体分离效率增加，而增加入口气体速度，对分离效率的影响并不是很大。