為探究液體溫度對氣力提升系統(tǒng)提升性能的影響,基于Eulerian多相流模型和k-ω SST湍流模型,數(shù)值模擬研究了液體溫度分別為20℃、60℃、90℃時空氣-水氣力提升系統(tǒng)的提升性能變化,并將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)對比,兩者吻合較好。結(jié)果表明:同一充氣量下液體提升流量隨溫度的升高而增大,提升流量隨時間變化最終趨于周期性波動;在低充氣量下溫度對空泡份額影響較小,隨著充氣量的增大,溫度越高,空泡份額越大;當充氣量在2.5m3/h附近時,氣力提升系統(tǒng)的提升效率到達峰值,且溫度越高,峰值越大。 

【文章來源】：應(yīng)用力學學報. 2020,37(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

提升流量隨時間變化Fig.5Changesofliftingflowratewithtime(c)T=90℃

第4期左娟莉，等：液體溫度對空氣-水氣力提升系統(tǒng)性能影響數(shù)值模擬研究1775升管內(nèi)含氣量越來越高，提升液體體積流量增加減緩甚至降低，提升效率也隨之逐漸降低。同一充氣量下，90℃的提升效率最高，20℃的提升效率最低，說明液體溫度越高，氣力提升系統(tǒng)的提升效率越高。圖8氣力提升系統(tǒng)內(nèi)提升管流型隨時間變化圖Fig.8Flowpatternofliftingpipeinairliftpumpchangingwithtime2.6s3.6s4.6s5.6s6.6s7.6s8.6s9.6s圖9出口處流型放大圖Fig.9Flowpatternenlargementatexit

1772應(yīng)用力學學報第37卷相相互作用導(dǎo)致的湍動能增量；,m為氣、液相相互作用導(dǎo)致的源項；kS、S均為湍動能源項；k為湍動能；為耗散率。液體提升效率采用Nicklin公式[10]計算，即LaGinaln/gQLhPQPP(6)式中：L為提升管管長；h為提升管浸沒水中的長度；LQ為提升液體的體積流量；GQ為充入空氣的體積流量；Pin為進氣口壓強；aP為大氣壓強。曳力FD是指離散相在連續(xù)相中發(fā)生相對移動而產(chǎn)生的阻力，與提升管內(nèi)流型和流動速度有關(guān)[29]。曳力的表達式為DlfDglg8iCAReFvvd(7)式中vdRe，ggfg6(1)iAd(8)其中：CD為曳力系數(shù)；μl為液相分子黏性；Aif為相界面密度；dg為氣泡直徑；αg為空泡份額；Re為雷諾數(shù)；為液相運動黏性系數(shù)；d為管道直徑。守恒方程及湍流方程采用有限體積法，湍流強度及湍流耗散采用一階迎風格式，動量及體積份額采用QUICK離散格式，梯度采用LeastSquaresCellBased離散格式。3計算模型3.1模型介紹氣力提升系統(tǒng)(見圖1)采用一個部分浸沒在液體中的豎直管道來提升液體或混合液體。壓縮氣體通過噴嘴充入豎直管道底部，由于空氣密度遠低于流體密度，氣體向上運動，因而提升管內(nèi)形成紊動的氣液兩相流，使得管內(nèi)混合物密度小于蓄水池內(nèi)液體密度，管內(nèi)外密度差推動混合流體向上流動。依據(jù)簡化的氣力提升系統(tǒng)實驗?zāi)Ｐ�，�?shù)值模擬計算模型設(shè)置為簡單的二維軸對稱結(jié)構(gòu)，圖2給出二維軸對稱建模圖及局部網(wǎng)格劃分示意圖，提升管長為2m，管徑為30mm，充氣管嘴直徑為

【參考文獻】：
期刊論文
[1]垂直向下管內(nèi)兩相流泡狀-彈狀流型轉(zhuǎn)換研究[J]. 薛玉卿,李會雄,姚超,郝陳玉,郭開開,馮淵.  應(yīng)用力學學報. 2017(04)
[2]深海采礦提升泵的數(shù)值模擬分析[J]. 鄒偉生,盧勇,李哲奐.  湖南大學學報(自然科學版). 2013(06)
[3]進氣方式增強氣力提升作用的研究[J]. 胡東,唐川林,張鳳華,楊林.  水動力學研究與進展A輯. 2012(04)



本文編號：3495458