立式圆筒体分层器作为一种常见的化工分离设备,其在石油、化工等行业应用广泛,对于传热、反应、分离等化工设备而言,在入口附近添加挡板构件属于常规结构设计,本文提出在立式圆筒体分层器中添加入口构件,改变物料的流动方向,使物料进入筒体主流场的方式由冲击射流转变为沿筒体内壁的壁面射流,降低入口物料对主流场的扰动程度。若添加入口构件,势必会在挡板局域形成冲击射流复杂流动结构,同时由三块挡板形成的出口截面成为主流场的入口,对立式圆筒体分层器的分离效率起决定性作用,因此,挡板局域的流体力学性能对后续分离十分重要。本文采用示踪剂法对平面冲击挡板(K=0)、凸柱面挡板(K=-0.1)和凹柱面挡板(K=0.1)的挡板局域流场结构进行分析,同时利用多相流模型,通过浓度场来追踪添加的示踪剂,得到不同时刻的模拟示踪剂分布图与实验进行对比。研究发现:实验所得流场结构与CFD结果具有极高的吻合度;在主视图方向,不同冲击挡板结构下均出现了稳定的旋涡结构,涡旋结构的稳定程度与Re有关;在俯视图方向,冲击挡板的相对曲率决定了挡板局域流场结构形式;在出口截面上,凹柱面挡板具有较低的平均出流速度、回流速度和湍流强度,同时具有较大的出流速度夹角平均值。文中通过CFD数值模拟对结构参数—挡板相对曲率K和出口宽高比AR进行详细分析,结果表明:随着相对曲率的降低,挡板所受冲击力下降,入口局域阻力下降。相对平挡板,K=-0.1的凸柱面挡板局域阻力相对降低2.8%,K=0.1的凹柱面挡板相对提高2.0%。在受限空间内,挡板相对曲率改变了射流冲击间距,影响了入口局域流场结构和静压力分布。凹柱面挡板有效地加长了冲击间距,限制了射流在冲击区轴向和径向扩展。而凸柱面挡板则缩短了冲击间距,有利于射流的扩展。射流冲击区对壁面射流区切向速度分布及挡板出口速度分布起到了决定性作用。本文采用示踪剂实验与计算流体力学(CFD)相结合的方式,以冲击射流理论为基础,分析了不同入口构件结构参数下挡板局域的流体力学性能,希望为入口构件的结构设计提供理论支撑。