液体平衡环是波轮洗衣机减振的重要部件,针对波轮洗衣机脱水过程中的振动问题,通过优化液体平衡环结构参数的方法改善其减振性能。利用模拟软件FLUENT 14.5对平衡环内部流场进行数值模拟,探究了凸筋数量、凸筋开孔尺寸、环道宽度比、容积比等对平衡环减振性能的影响规律。模拟结果表明,凸筋数量增加会提高平衡环启动阶段减振性能,但是稳定阶段反之;凸筋开孔有助于提高其减振性能和使用寿命;双环道平衡环在宽度比为50%时减振性能最佳;容积比为55%时平衡环减振性能最好。

提出了一种用于疏浚底泥分离的新型锥形进料体旋流器结构，采用雷诺应力（RSM）湍流模型，应用Fluent软件分别对柱形和锥形进料体旋流器内部的流场进行数值模拟，结论表明锥形进料内流体的轴向速度和切向速度均有所提高，有利于减少短路流，提高分离效率。采用粒子图像测速技术（PIV）对锥形进料体旋流器内部流场进行测试并与模拟结果比较。结果表明模拟值与实测值吻合良好，验证了模拟方法的正确性。

为研究涡旋式膨胀机内部流体的流动特性，本文在分析涡旋式膨胀机工作原理的基础上，建立了内部工作腔的二维模型。模拟计算采用了动网格和标准k-ω湍流模型，利用Fluent 6．3模拟实现了涡旋膨胀机内部气体非定常流动的动态分析，得到了不同转角时刻的压力分布和速度分布图，模拟结果表明膨胀腔内压力和速度的分布存在不均匀性。为深入研究膨胀机的工作特性提供了参考依据。

采用多相流及雷诺应力湍流模型建立了泥浆净化旋流器流场数学模型。通过对钻孔泥浆用Φ100mm旋流器三维建模，应用ICEM进行网格划分，利用CFD软件FLUENT对旋流器多相流进行三维数值模拟，并对湍流模型、离散方法及边界条件的设置等问题进行了探讨，得到了泥浆净化旋流器速度场和压力场分布，分析了旋流器空气柱的形成及发展机理。

针对水力旋流器易出现底流夹细的问题，提出并设计了一种抛物线型旋流器，利用模拟软件 Fluent 14．5对比分析了传统型和抛物线型旋流器的内部流场和分离性能，并进行了试验研究。模拟结果表明，与传统旋流器相比，抛物线型旋流器内部流场更加稳定，有效避免了因流场紊乱造成的粗细颗粒混杂。进一步的试验研究显示，抛物线型旋流器底流中细颗粒的含量明显降低，分离粒度由30μm 增加到49μm，陡度指数由0．13增加到0．2，表明旋流器的分离精度提高，底流夹细现象得到明显改善。

提出并设计了一种ф50mm双排料型旋流器,旨在解决传统旋流器底流夹细问题。利用流体分析软件FLUENT对单排料型和双排料型旋流器内部颗粒分布进行了数值模拟,并进行了对比试验研究。模拟分析发现双排料型旋流器在靠近底流口处,细颗粒体积分数明显降低,经底流口排出的细颗粒减少,有效降低了旋流器底流中细颗粒含量。采用石英砂进行实验室试验,结果表明ф50mm双排料型较单排料旋流器底流中-5μm颗粒含量降低了55.7%,陡度指数提高了64.7%,底流夹细明显降低,分离精度得到提高。

针对尾矿筑坝用旋流器底流浓度低、细颗粒含量高的问题，提出一种W 底流口旋流器。通过数值模拟和试验对比分析了φ 50mm 旋流器配置W 型底流口和普通底流口时的分离性能。模拟结果表明，采用W 底流口后，流体的轴向、切向和径向速度均变小，离心力减小，停留时间变长，使底流浓度升高，细颗粒含量减少；试验结果表明，底流浓度由62.4% 增大到64.28%，底流中-20 μm 颗粒的含量由20.66% 减小到17.47%。

针对旋流器短路流造成的溢流跑粗问题,提出了一种中心带固棒的钟形溢流管旋流器,通过数值模拟对比分析了加设中心固棒前后旋流器内部流场以及空气柱形成过程的变化规律,并进行了PIV试验验证。结果表明,PIV试验与数值模拟结果吻合良好,验证了数值模拟结果的准确性。加设固棒后,旋流器径向速度梯度和压力梯度都增大,颗粒所受径向力增大,有利于颗粒的径向分离。旋流器外旋流轴向速度增大,内旋流轴向速度减小,同时零速包络面内迁,底流分流比增大。

目前常采用磁种混凝工艺处理污水,常用设备有高梯度磁选机,但高梯度磁选机回收磁种子存在投资大、能耗高、操作弹性小、回收率低等一系列问题。采用磁力旋流器进行絮体中磁种子的回收作业,具有操作简单,回收率高,处理量大的优点。本文研究了进料压力、底流口直径、磁场位置、磁场强度对磁力旋流器分离效果的影响规律。结果表明,磁力旋流器较普通旋流器磁种子回收率显著提高,适当增大电流强度、增大底流口直径、增大进料压力、选取磁场最佳位置均可以提高磁种子回收率,但过大会使磁种子回收率下降。研究成果实现了磁混凝污水处理工艺中磁种子的低成本回收,具有广阔的市场应用前景。

旋流器的磨损一直是制约其应用和发展的主要因素,为深入探讨旋流器内壁的磨损现象,本文通过FLUENT软件,采用DPM Erosion冲蚀磨损模型对旋流器内部壁面磨损进行了数值模拟,并加以试验验证。结果表明:在旋流器顶板处,颗粒对壁面的磨损在周向较为均匀;在入口环形空间处,撞击磨损为颗粒对壁面的主要磨损形式,方位角30°~60°之间是磨损最严重的部位;旋流器柱段部位磨损程度最轻,颗粒对壁面的磨损分布呈螺旋带状,主要表现冲刷磨损,磨损率在方位角80°~150°时达到最大值;在锥段处,磨损率沿轴向向下逐渐增大,到达底流口时,磨损率达到最大值。