油水分离水力旋流器是现代石油化工行业中的一种非常重要的物理分离设备,广泛应用于原油开采分离和含油废水处理领域。旋流分离过程中的液滴运动规律是影响其分离效率的重要因素,在液滴运动过程中产生的破碎现象很大程度上降低了油水分离效率,这一现象已经引起旋流分离领域的广泛关注,是液-液旋流分离技术发展过程中必须解决的一个关键问题,具有重要的理论研究意义和实践应用价值。本文采用计算流体动力学FLUENT软件对除油水力旋流器内的油滴运动和油滴破碎现象进行数值模拟研究,主要研究内容和结论如下:通过对比计算流体动力学数值模拟方法中的不同数学模型,选择雷诺应力模型和离散相模型模拟了除油水力旋流器在入口油滴粒径分别为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm时的油滴运动轨迹,研究了油滴粒径、分流比、入口流量等参数对除油分离效率的影响。结果表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合,验证了数值模拟的可靠性;油滴的分离区域主要集中在旋流器内的圆柱段、大锥段及小锥段上半部分;随着入口油滴粒径的增大,旋流器分离效率不断增加;随着分流比和入口流量的增大,分离效率都表现为先增大后基本不变;最佳分流比随着入口油滴粒径的减小而增大。运用RNG k-ε湍流模型和流体体积模型对分散相油滴的变形破碎过程进行数值模拟研究,为了模拟除油水力旋流器的内部流场基本特点,选用180°弧形通道简化模型进行模拟分析。系统分析导致油滴破碎的影响因素,研究了油滴粒径、油滴相对滑移速度、油水界面表面张力系数、无量纲参数韦伯数和入口湍流强度对速度边界层内油滴破碎过程的影响。结果表明,韦伯数对油滴破碎起促进作用,韦伯数越大,油滴越容易发生破碎,而入口湍流强度对边界层内的油滴破碎过程基本没有影响。论文的数值模拟研究成果对液-液分离旋流器的操作参数优化和推广应用具有明显的指导意义。