【摘 要】
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旋风分离器内流场的非稳态流动特性表现为流场随时间不断发生变化。旋流在自转的同时,旋流中心以一定的频率和幅度旋转,被称为旋进涡核（Processing vortex core,PVC）现象。旋进涡核会引发流场的低频高幅度脉动,形成激振力作用在分离器的壳体上,诱发系统振动,诱发系统振动,引发机械故障。FCC再生器内多采用两级串联且多组并联的旋风系统,一、二级旋风分离器的PVC现象相互影响,有必要以一、
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旋风分离器内流场的非稳态流动特性表现为流场随时间不断发生变化。旋流在自转的同时,旋流中心以一定的频率和幅度旋转,被称为旋进涡核（Processing vortex core,PVC）现象。旋进涡核会引发流场的低频高幅度脉动,形成激振力作用在分离器的壳体上,诱发系统振动,诱发系统振动,引发机械故障。FCC再生器内多采用两级串联且多组并联的旋风系统,一、二级旋风分离器的PVC现象相互影响,有必要以一、二级串联的旋风系统整体作为研究对象进行非稳态流动分析。同时,第一级旋风分离器入口的催化剂颗粒浓度达到2kg/m3,固相颗粒对PVC现象的影响不可忽略。本文采用数值模拟的方法研究了某炼厂FCC再生器内两级串联式旋风分离器内的非稳态流动现象,分析了入口速度、排气管直径和固相颗粒对旋风系统非稳态流动规律的影响,利用加速度传感器间接测量了系统的壁面振动信号。得出以下主要结论:（1）以入口速度为30m/s为例分析了一、二级旋风分离器内的分稳态流动规律,第一级旋风分离器内压力脉动以第一主频（31.6Hz）下的低频脉动为主,第二级旋风分离器内存在较强的2倍频（63.2Hz）和3倍频（97.8Hz）分量。随着轴向高度的降低,主频脉动幅度幅值不断降低,2倍频和3倍频分量幅值保持不变。同一级分离器内的旋流中心摆动具有统一的周期,不同高度之间存在相位差。第一级分离器内涡核摆动周期是第二级分离器内涡核摆动周期的两倍。（2）蜗壳式入口结构增加了流场的不对称性,使得流场脉动幅度和涡核摆动半径均随着高度的升高而增加,第一级旋风分离器的切向出口结构加剧了第一级分离器的顶部的流场非稳态特性,使该处Z=-100mm涡核摆动半径增加到142mm,切向速度脉动幅度增加到8.33m/s,压力脉动幅度增加到228.24Pa。（3）分析入口速度和排气管直径对流场非稳态特性的影响,入口速度Vin提高导致流场脉动频率平稳上升,脉动幅度增大,但涡核摆动半径基本保持不变;排气管直径De从0.4D增大到0.6D时,流场脉动的频率减小,压力脉动幅度和切向速度脉动幅度均先增大后减小,在De=0.55D时达到最大。（4）对系统进行气固两相非稳态数值研究,发现当入口固相颗粒浓度为2kg/m3时,固相颗粒会加剧流场在垂直方向的不稳定性,阻碍流场在水平方向的摆动,使压力脉动幅增大而切向速度脉动幅度降低;固相颗粒的加入时流场脉动频率略微降低。（5）利用加速度传感器测量该炼厂工业现场再生器顶部与旋风系统焊接固定的部位,得到的壁面振动频率与模拟得到的流场脉动频率有相似的分布。
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