2.2 气相流场数值模拟研究进展
气相流场模拟研究具有花费少、速度快、模拟能力强等优点，大大减小了研究的工作量，扩大了计算流体力学的应用范围。但计算流体力学技术还不是很成熟，在用这项技术来对流动现象进行预测的时候，需要对复杂的流动现象进行处理，然后用数学模型来描述它，如果数学模型的描述不够精确，计算结果可能会有所偏差，甚至没有任何意义。
中国石油大学的宋健斐等人[21]对蜗壳式旋风分离器内气相流场进行了数值模拟，重点考察流场的非轴对称特性，为此选择能较好反映湍流各向异性的RSM模型，模拟结果表明旋风分离器环形空间的流场呈现明显的非轴对称分布，筒体和锥体空间的流场也存在一定的非轴对称性。
旋风分离器在高温高压条件下，分离效率变化很大，为此，陈雪莉等人[22]对适用于高温高压下的一种新型旋风分离器的气相流场用粒子动态分析仪进行了测试，利用CFD软件，并选用RNG k-ε和RSM 湍流模型对新型旋风分离器的流场进行了模拟，应用PHOENICS计算程序对具有不同几何参数的旋风分离器气相流场进行求解，通过对两种湍流模型进行模拟比较，找出了适合模拟该种旋风分离器流场的湍流模型，即雷诺应用模型。李文东等人[23]利用交错网格SIMPLE方法对切向入口旋风分离器内的流场进行了数值模拟，分别选用了标准k-ε模型、Smith 修正模型和Chen-Kim修正的模型，通过对同一工况模拟结果与实验数据比较，发现标准k-ε模型不适合用来对切向入口旋风分离器内的流场进行预测，修正后的湍流模型得到的结果与实验结果基本吻合。
总之，旋风分离器内部气相流场的模拟已取得很大进展，结果也得到了广泛的认可，但是，实际内部流场都是两相或者多相的，气相流场对实际流场的研究参考意义不大，甚至可以说没有任何意义，因此需要我们继续研究内部多相流场，为旋风分离器的设计等提供参考意见。
2.3 气固两相流场数值模拟研究进展
在气固两相流动研究过程中[24-28]，早期主要靠实验手段，例如文献[24]对谷物和其他物料在管内的气力输送进行了试验，后来文献[25]专门对管道流动中固体颗粒的粘附和沉积产生的堵塞现象进行了研究。
随着计算机技术的不断发展，对多相流动的研究进入了一个新领域[29]，数值模拟开始替代部分实验，各种计算模型不断涌现，Julian F M和Dulker A E[24]提出了湍流粘性模型，Pai S L提出拟流体模型，后来，Spolding等人提出了被广泛使用的双方程模型。另外，对于管壁附近的流动，Launder等人提出了低Re数的k-ε双方程模型，而且他们分别对不同的流动状况进行了数值模拟，取得了令人满意的结果。
旋风分离器内粒子运动过程复杂，难以测量，为此，Kazuyoshi Matsuzaki等人[30]建立了预测旋风分离器内粒子分离过程的一种高精度方法，应用Smagorinsky模型模拟了旋风分离器内部的流场，应用拉格朗日方法计算了粒子的运动轨迹，预测粒子的分离过程，并且展示了溢流管插入深度对旋风分离器内粒子分离过程的影响。Xiaohu Xue等人[31]采用FLUNET软件模拟旋风分离器内的颗粒浓度分布，应用雷诺应力模型模拟气相湍流，考虑粒子与气相之间的相互作用。结果表明，旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区。颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋下行，灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀，颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低，颗粒螺旋上升逃逸。
汪林[32]采用CFD方法对旋风分离器流场进行了数值模拟。利用欧拉坐标系下的RNG k-ε湍流模型以及拉格朗日坐标系下的随机轨道模型，同时考虑双向耦合。结果表明：小颗粒受湍流脉动的影响较显著，随机性很强，而大颗粒受湍流脉动的影响较小。朱会[33]借助MATLAB软件，采用标准k-ε模型，基于同位网格的SIMPLEC方法，对切向入口旋风分离器内的流场进行了数值模拟。结果表明：旋风分离器内的切向速度分布呈双涡结构，以最大切向速度为界，外部是准自由涡，中心是准强制涡;轴向速度分布以零包络面为界，外部是下行流，中心是上行流;颗粒的运动轨迹比较复杂，且带有很大的随机性，入射位置和颗粒粒径对其运动轨迹都有很大的影响。
旋风分离器进口结构千变万化，对分离效率的影响作用较大，为此，Yaxin Su等人[34]模拟了三种不同进口结构的旋风分离器的气固两相流，采用三维雷诺应力模型模拟内部的气相流场，拉格朗日方程模拟粒子的运动。应用已有的实验数据验证了模拟的速度、分离效率和压降值。分析了进口结构对旋风分离器内部湍流流动的影响，分析了分离效率和压降值。结果表明，进口结构影响湍流流动，进而影响旋风分离器的分离效率和压降值。与壁面成一定倾斜角度的进口结构的双入口旋风分离器有最小的压力降以及和切向进口结构的双入口旋风分离器相近的分离效率，切向进口的单入口旋风分离器有最佳的分离效率以及最大的压力降。
湍流结构对旋风分离器内部流场影响较大，Li Xiaodong等人[35]从湍流结构的影响角度出发，初步数值分析了粒子与气相之间的相互作用，研究了湍流结构和边界层厚度对旋风分离器分离效率的影响，同时也分析了Saffman力对粒子轨迹的影响，结果表明：分离效率随着湍流强度的增加而减少，随着边界层厚度的减小而增加。Saffman力提高了小粒子的分离能力，同时减少了粒子在旋风分离器内的停留时间。
虽然气固两相流动的研究己经取得了不少成果，然而由于流动的复杂性以及模型的局限性，数值模拟结果和实际情况之间或多或少还存在着差距，因而模拟旋风分离器内气固两相流动的理论模型和计算方法还在不断的完善中。
总之，对于旋转闪蒸干燥机的研究还处于探索阶段。这主要是因为旋转闪蒸干燥机是一种特殊的设备，两个进口的物料分别为热空气(气体)和需要干燥的湿物料(液固混合物)，干燥室下部还有一个高速旋转的分散器，目前还没有哪种软件能够模拟此种设备的流场。而传统的实验方法，因为成本高，设备少，测量手段不健全等因素，对内部流场的研究还不够深入。这导致设备结构不尽合理，物料在干燥分离过程中流动阻力大，设备能耗大;单位体积设备的生产能力低，存在死区;分级器的结构和安装位置存在缺陷，直接影响干燥机的分级能力;风量大小与设备规格不匹配，无法保证进料口的微负压水平，进而防止粉尘污染进料口;内部分散器在高速旋转及物料的冲击下，容易发生变形，进而刮到壁面上，导致干燥过程无法连续进行等。因此需要我们进一步研究旋转闪蒸干燥机内部的流场，得出旋转闪蒸干燥机内的流场分布规律，从而根据处理物料，对进气环隙、筒体长度、分级器及风量等参数进行优化。