旋-穿流体的分配规律研究是揭示立体旋流筛板（TRST）工作机制的关键，对实际工程应用至关重要。例如，当TRST应用于除尘或其他依赖旋流的工况时，增加旋流比例可以产生更多离心力，达到更好的分离效果。当TRST应用于传质更重要的场合时，增加穿孔流比例可以在筛孔处产生更强的剪切效应，从而具备更高的传质效率。然而，TRST内存在叶片重叠、旋流积聚和离心力等复杂问题，旋流和穿孔流在其中耦合流动，很难准确分析出分配规律。

近日，河北工业大学化工学院张少峰教授课题组，在立体旋流筛板旋-穿流体分配规律方面取得新进展。该研究简化了TRST结构，以三叶片单元为研究对象，设计了三叶片单元实验装置，并构建了旋-穿流动比例的计算公式，实现了旋-穿流体的精准测量。作者进一步通过模拟（CFD）研究，在一个叶片所有筛孔中心处构建可流通的内部面，精确计算出每个筛孔处的穿孔比例，并揭示了流动动能、离心力、旋流积液和叶片结构对旋-穿流体分配规律的影响。

该研究通过水箱收集不同位置流出的流体，对每部分流体进行详细分析和对比，从而建立了可以计算出TRST内旋-穿比例的公式。通过对叶片上每个筛孔沿轴向和径向的分析，得出G区之前，筛孔投影面积是主导因素，G区之后，离心力开始起主导作用，计算了沿流动方向上的分配比例，旋流液体的积聚会持续降低穿孔流量。相关结论初步揭示了TRST的工作机理，为后续优化和工程应用提供了理论指导。

相关研究成果以“Experimental and simulated studies on the distribution law of rotational–perforated fluid in tridimensional rotational flow sieve tray”为题发表在化学工程领域著名期刊Chemical Engineering Science上 (Chem. Eng. Sci. 2024, 286, 119658)，论文第一作者为化工学院博士生闫飞，通讯作者为张少峰教授。研究工作得到国家自然科学基金（62303152）和河北省自然科学基金（B2021202002和F2021202043）的支持。

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http://doi.org/10.1016/j.ces.2023.119658