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前面的“薄层理论”，实际上只考虑了料液的轴向流动行为和固体颗粒的Stokes沉降运动行为，核心仍然是基于轴向方向的一维流动。我们对图1-2（图1亦然）的流动模型进行CFD分析，发现流动并不是一维的，即在转鼓的轴向剖面的流动是二维的，因为在螺旋叶片顶部区域以及转鼓溢流口区域要产生显著的涡流。料液的流动不只在轴向方向，也在径向方向，且是从转鼓壁指向轴心的。这就是说，料液在转鼓内存在径向运动，运动的方向在某些位置与颗粒的Stokes沉降运动方向相反！料液的反向径向运动必然带动固体颗粒上浮，这显然应该被看成是影响离心机沉降分离的关键性因素之一。
摘要：本文运用Fluent程序及有限元计算方式，对卧螺离心机转鼓内部的液体流动做多元化的分析，以数学模型解释了液体径向流动的影响，为离心机生产能力计算的新理论模型。
5）区域3定义为混沌区或压缩区，其主要特征是固体颗粒的集团压缩和沉降运动，该区域物料整体上流动行为发生明显的变化，已脱离牛顿流体的属性范围；
6）区域4定义为沉渣区，其主要特征是固体颗粒在离心力场中的螺旋推送运动，完全脱离流体力学属性。
从这个物理模型能够准确的看出，待分离的料浆经进料管加入到转鼓的进料区随转鼓旋转，在旋转离心力的作用下，料浆中的固体颗粒发生沿径向方向的沉降运动，沉积富集在转鼓壁上形成沉渣，并被推料螺旋向锥段方向推送出转鼓，而澄清的液体则沿转鼓轴向流动到大端溢流排出。显然，上述4个区域中，只有区域1和区域4涉及物料的排出，与转鼓进料区共同构成离心机物料进出平衡的计算截面系统。所谓卧螺离心机分离工艺计算，就是指对转鼓进料区的物料在4个区域内运动、最后经区域1和4分别排出转鼓的操作行为和条件做多元化的分析计算，以确定离心机的分离生产能力（料浆流量，或澄清液流量，或沉渣产量）和分离产品质量（澄清液含固量，固体含湿量，固体回收效率）。
4）区域2定义为自由沉降区，其主要特征是分散固体颗粒的沉降运动行为及液体轴向和周向流动对颗粒沉降运动的影响；
传统的卧螺离心机工艺计算的Σ理论，假设一个孤立的固体颗粒随液体进入转鼓，通过解方程来确定该颗粒的运动轨迹，以颗粒运动落在转鼓内壁位置为判断准则，计算离心机的所谓当量沉降面积。大量的实际经验表明，Σ理论的计算结果与离心机的实际操作结果差距常常达几倍，有时甚至差数量级，因此几乎完全不能作为设计按照。如果用图1的模型来评判Σ理论，显然其假设最多只能适合区域1（这个区域内的固相浓度最低）的情况；在区域2，由于固相浓度较高，虽然我们仍就认为颗粒的沉降运动遵Stoke定律，但一定要考虑颗粒间运动时的相互干涉，即必须对Stokes公式进行修正；在区域3（压缩区，或称为混沌区），混合流体的性状已发生显著变化，甚至有可能已失去牛顿流体的性质，我们大家都认为已不适用Stokes定律，最好用流变学方法来计算；在区域4，颗粒堆积成床层，其运动行为由推料螺旋决定，最好用粉体力学方法来分析。
根据转鼓内料液流动的CFD分析结果，并与实际生产情况做对比，我们提出了描述卧式螺旋卸料沉降离心机分离工艺的“上浮临界粒度模型”。
为了数学建模并进行CFD求解，我们在图1-1的基础上重新建立了卧式螺旋卸料沉降离心机转鼓内流场的物理模型，如图1-2所示。
卧螺离心机物理模型（1/2模型）如图1-2所示，由于卧螺离心机内流体动力学很复杂，FLUENT软件尚无可直接运用的模型进行模拟，因此本文对卧螺离心机内分离过程做了适当简化和假设：
计算卧螺离心机生产能力的传统的Σ理论对离心机转鼓内料液流动和颗粒的沉降分离行为进行了高度的简化假设，要点是“料液在没有螺旋的空转鼓内沿轴向方向做一维流动，颗粒沉降遵守“Stokes定律”。采用这个理论计算的结果往往与真实的情况差距很大，有时甚至是数量级的差距，如计算生产能力远大于实际生产能力，计算的分离临界粒度远小于实际产品的最小粒度。
根据对转鼓内料液流动进行的CFD（Fluent程序，有限元计算方式）初步分析结果，我们大家都认为Σ理论简化假设的核心“料液在没有螺旋的空转鼓内沿轴向方向做一维流动”是计算结果与实际严重不符的根本原因。如图1-1，料液从转鼓进料端进入，沿轴向向左流动，流动中颗粒向转鼓内壁沉降，料液逐渐澄清，澄清的液体在转鼓左端的溢流口流出。在流动方向上，由于推料螺旋的存在，螺旋叶片好比流动路径上的一块块隔板，液体只能翻过各隔板流动，而隔板之间的区域，液体轴向流动速度极低甚至可认为基本处于静止状态。因此我们有理由认为，料液流动主要在螺旋叶片的顶部以上，结合在转鼓溢流口端的翻堰流动，料液是在螺旋叶片顶部到自由液面间的不太厚的液层区域流动，决不是在转鼓环形的整个截面流动的。
不同的生产能力表述针对不一样的卧螺离心机用途。对以澄清液为产品或生产目标的离心机（如果汁和饮料的澄清生产），就用澄清液生产能力；对以沉渣为产品或生产目标的离心机（如HDPE、PVC和PTA的生产），就用沉渣生产能力；而像污水处理这类用途的离心机，则采用料浆生产能力（污水处理量）。
卧螺离心机分离工艺过程的目标，是要获得满意的固相回收率（如果固体为产品），或者满意的固相去除率（如果液体为产品或需要安全合格排放）。因此，控制离心机沉降分离的关键参数是分离总效率（累积分布）。
（1）悬浮液由加料管轴向进入加料仓后，在此处螺旋加速到与转鼓转速同步后，沿加料孔径向进入转鼓内的液池A区。在转鼓内，液相沿轴向流动（从左至右）至液相溢流出口B区，固相沉渣被螺旋输送器（从右到左）推送至排渣出口C区。
