氣液兩相界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程廣泛存在于石油化工、生物制藥、食品加工、冶金煉油和節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域,在精餾和吸收等化工基本單元操作中經(jīng)常遇到。深入了解氣液兩相界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程對(duì)優(yōu)化和改善氣液傳質(zhì)設(shè)備具有重要意義。由于氣泡表面附近流場(chǎng)的復(fù)雜性和不確定性,目前的氣液兩相界面?zhèn)髻|(zhì)模型研究尚不完善。構(gòu)建合理的傳質(zhì)模型來(lái)深入揭示氣液兩相界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程的機(jī)理,一直是國(guó)際上的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文工作在深入總結(jié)和分析前人構(gòu)建的傳質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,認(rèn)為已有模型假定“氣泡表面切向分子擴(kuò)散和對(duì)流對(duì)氣液傳質(zhì)過(guò)程的影響可以忽略”并不具有普適性,尤其是對(duì)于流體湍動(dòng)程度較大的氣液傳質(zhì)過(guò)程。基于此,本文從單流體溶質(zhì)濃度守恒方程出發(fā),使用相體積含率法（VOF法）來(lái)追蹤氣液兩相界面,分別在連續(xù)相和分散相中建立溶質(zhì)濃度輸運(yùn)方程,應(yīng)用亨利定律將氣液界面兩側(cè)的溶質(zhì)濃度關(guān)聯(lián)起來(lái),在相界面處運(yùn)用濃度階躍條件,建立了一個(gè)柱坐標(biāo)系下同時(shí)考慮兩相界面處法向和切向濃度梯度的溶質(zhì)濃度輸運(yùn)方程,并將方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化。本文使用有限體積法對(duì)構(gòu)建的濃度輸運(yùn)方程進(jìn)行離散,利用PIMPLE算法來(lái)計(jì)算壓力-速度耦合方程。隨后編寫了本文求解器代碼,模擬了二維軸對(duì)稱情況下氧氣-水體... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

任意六面體控制體積

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文氣液界面?zhèn)髻|(zhì)模型研究420s0.1s0.3s0.5s圖4.5不同模型在不同時(shí)刻的氧氣濃度分布圖（由左到右依次是本文提出的模型、Haroun等[46]模型、Marchall等[47]模型以及Deising等[48]模型的預(yù)測(cè)結(jié)果；由上到下依次是0s、0.1s、0.3s、0.5s時(shí)四個(gè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果）C(mol/m3)

出的三個(gè)模型模擬得到的氧氣濃度、傳質(zhì)系數(shù)隨時(shí)間的變化差異性不大，尤其是Marchall等模型和Deising等模型，呂志超[84]在模擬丙酮-水體系中丙酮液滴靜止上升的液液傳質(zhì)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。在前文中提到，前人的模型大都沒(méi)有考慮兩相界面處切向分子擴(kuò)散引起的溶質(zhì)切向濃度梯度，本文提出的模型考慮到了這一濃度梯度，而且本文模型預(yù)測(cè)的氣液傳質(zhì)過(guò)程中的濃度變化、濃度分布與他們模型預(yù)測(cè)的結(jié)果有了一定的差別。本文就溶質(zhì)切向濃度梯度這一項(xiàng)進(jìn)行了考慮，在模擬過(guò)程中單獨(dú)輸出這一項(xiàng)（令溶質(zhì)切向濃度梯度項(xiàng)為F6），如圖4.6所示，發(fā)現(xiàn)本文所考慮的溶質(zhì)切向濃度梯度這一項(xiàng)在在整個(gè)傳質(zhì)過(guò)程中均為負(fù)值。0.1s0.3s0.5s圖4.6溶質(zhì)切向濃度項(xiàng)在氣泡表面作用結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]兩相界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程的模型構(gòu)建及數(shù)值模擬[D]. 呂志超.湘潭大學(xué) 2019
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本文編號(hào)：3605447