發(fā)布時(shí)間：2017-03-20 20:04

  本文關(guān)鍵詞：攪拌釜反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)的CFD數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：攪拌釜在造紙、化工、石化、制藥、食品加工和生物化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。反應(yīng)器內(nèi)單相和多相流體流動(dòng)都很復(fù)雜,而在反應(yīng)器的放大和設(shè)計(jì)中,研究者多采用一些無因次全局參數(shù)和基于全局值的經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,對(duì)釜內(nèi)當(dāng)?shù)亓黧w力學(xué)特性的研究還比較欠缺。針對(duì)這種情況,本文在計(jì)算流力學(xué)理論(CFD)的基礎(chǔ)上,對(duì)攪拌釜反應(yīng)器內(nèi)的局部流動(dòng)和分散特性進(jìn)行了初步的數(shù)值研究。 在攪拌釜單相流模擬中考察了各向異性雷諾應(yīng)力模型與各向同性湍流模型在速度場和湍動(dòng)參數(shù)上的預(yù)報(bào)能力,應(yīng)用SIMPLEC 算法求解壓力校正方程,對(duì)雷諾應(yīng)力模型控制方程中的對(duì)流項(xiàng)采用二階中心差分格式,擴(kuò)散項(xiàng)采用QUICK 格式進(jìn)行離散。分析并比較了影響流場計(jì)算結(jié)果的各種因素,認(rèn)為湍動(dòng)參數(shù)對(duì)離散格式較為敏感。分析顯示QUICK 格式在收斂速度和精度上表現(xiàn)出色。計(jì)算表明雷諾應(yīng)力模型在速度場和湍動(dòng)場的預(yù)報(bào)上精度更高,并得到了雷諾應(yīng)力模型所預(yù)測(cè)湍動(dòng)參數(shù)、渦度、旋度和剪切速率等在釜內(nèi)的分布情況。 應(yīng)用歐拉兩流體模型模擬攪拌釜?dú)庖簝上嗔?考慮了虛擬質(zhì)量力。通過考察不同曳力系數(shù)表達(dá)式對(duì)流場計(jì)算的影響,選取了合適的曳力作用模型。采用多重參考坐標(biāo)法(MRF)描述擋板與攪拌槳之間的作用。對(duì)釜內(nèi)不同氣流量下氣含率的分布進(jìn)行了定性及定量描述。計(jì)算表明模擬所得氣含率分布趨勢(shì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相比具有較好的一致性。 應(yīng)用拉格朗日粒子跟蹤技術(shù)(分散相模型)研究攪拌釜中氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡,對(duì)隨機(jī)軌道模型進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),給出氣泡的尺寸分布函數(shù),考察了不同氣流量對(duì)氣泡濃度分布趨勢(shì)和液相速度場的影響,計(jì)算表明拉格朗日法模擬所得氣泡分布趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及歐拉兩流體模擬結(jié)果相比具有一定的合理性,模擬所得的臨界通氣數(shù)與經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)結(jié)果較為接近。
【關(guān)鍵詞】：攪拌釜 單相流 氣液兩相流 CFD 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TQ052
【目錄】：

• 摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 第一章 前言9-12
• 1.1 論文的背景和意義9-10
• 1.2 論文的主要內(nèi)容10-12
• 第二章 文獻(xiàn)綜述12-23
• 2.1 攪拌釜單相流實(shí)驗(yàn)研究12-14
• 2.2 攪拌釜單相流數(shù)值模擬14-20
• 2.2.1 攪拌釜反應(yīng)器的數(shù)值模擬技術(shù)14-18
• 2.2.2 湍流的模擬18-20
• 2.3 多相流的實(shí)驗(yàn)研究20-21
• 2.4 多相流的數(shù)值模擬21-23
• 第三章 應(yīng)用雷諾應(yīng)力模型模擬 Rushton 攪拌釜單相流23-49
• 3.1 引言23-24
• 3.2 雷諾應(yīng)力模型及其封閉方法24-25
• 3.3 雷諾應(yīng)力模型控制方程的數(shù)值解法25-31
• 3.3.1 控制方程的離散25-28
• 3.3.2 SIMPLEC 算法求解校正方程28-30
• 3.3.3 迭代方法與收斂技術(shù)30-31
• 3.3.4 邊界條件31
• 3.4 Rushton 攪拌釜網(wǎng)格劃分及計(jì)算步驟31-33
• 3.5 影響流場計(jì)算結(jié)果的因素分析與比較33-40
• 3.5.1 網(wǎng)格劃分密度33-34
• 3.5.2 擴(kuò)散項(xiàng)離散格式34-35
• 3.5.3 湍流模型因素35-40
• 3.5.3.1 功率準(zhǔn)數(shù)N P 和排出流量準(zhǔn)數(shù)N Q35
• 3.5.3.2 排出流區(qū)速度35-37
• 3.5.3.3 槳葉區(qū)和排出流區(qū)湍動(dòng)動(dòng)能37-39
• 3.5.3.4 槳葉區(qū)和排出流區(qū)靜壓力分布39-40
• 3.6 雷諾應(yīng)力模型計(jì)算結(jié)果及討論40-48
• 3.6.1 宏觀速度向量場40-42
• 3.6.2 葉片前后區(qū)域和穿過擋板的湍動(dòng)動(dòng)能分布42-43
• 3.6.3 渦度分布43
• 3.6.4 旋度分布43-44
• 3.6.5 湍流剪切速率的預(yù)測(cè)44-48
• 3.7 小結(jié)48-49
• 第四章 應(yīng)用歐拉兩流體模型模擬攪拌釜?dú)庖簝上嗔?/span>49-69
• 4.1 引言49-50
• 4.2 數(shù)學(xué)模型50-57
• 4.2.1 兩相流輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型50-52
• 4.2.2 湍流模型52-53
• 4.2.3 曳力53-55
• 4.2.4 虛擬質(zhì)量力55-57
• 4.3 兩流體模型的數(shù)值解法57-58
• 4.4 邊界條件58-59
• 4.5 網(wǎng)格劃分與計(jì)算步驟59
• 4.6 結(jié)果與討論59-68
• 4.6.1 不同曳力系數(shù)表達(dá)式對(duì)流場計(jì)算的影響59-60
• 4.6.2 兩相速度分量與實(shí)驗(yàn)值的比較60-62
• 4.6.3 液相速度向量與實(shí)驗(yàn)值的比較62
• 4.6.4 槳葉區(qū)液相渦度、耗散速率預(yù)測(cè)結(jié)果與單相流的比較62-65
• 4.6.5 不同氣流量下的氣含率分布65-68
• 4.7 小結(jié)68-69
• 第五章 應(yīng)用拉格朗日粒子跟蹤技術(shù)模擬攪拌釜?dú)庖簝上?/span>69-88
• 5.1 引言69-70
• 5.2 兩相方程70-71
• 5.2.1 連續(xù)相方程70
• 5.2.2 氣泡運(yùn)動(dòng)方程70-71
• 5.3 粒子尺寸分布71-72
• 5.4 氣泡粒子的湍流擴(kuò)散模型72-75
• 5.4.1 湍流擴(kuò)散模型概述72-73
• 5.4.2 隨機(jī)游走(或渦作用)模型73-75
• 5.5 相間耦合計(jì)算-質(zhì)量與動(dòng)量交換方程75
• 5.6 平均氣泡速度和濃度計(jì)算75-76
• 5.7 Rushton 和 D-PBT 攪拌釜網(wǎng)格劃分、邊界條件與計(jì)算步驟76-77
• 5.8 結(jié)果與討論77-86
• 5.8.1 氣泡粒子運(yùn)動(dòng)軌道的隨機(jī)性77-78
• 5.8.2 不同時(shí)刻的粒子軌道示蹤78-80
• 5.8.3 氣泡濃度分布趨勢(shì)和液相宏觀速度向量場80-85
• 5.8.4 拉格朗日示蹤法與歐拉兩流體法預(yù)測(cè)的氣相分布趨勢(shì)比較85-86
• 5.8.5 模擬結(jié)果與攪拌釜?dú)庖翰僮鹘?jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)圖的對(duì)照86
• 5.9 小結(jié)86-88
• 第六章 結(jié)論與展望88-91
• 6.1 結(jié)論88-89
• 6.2 展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-101
• 符號(hào)說明101-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間已公開發(fā)表的論文102-103
• 致謝103-104
• 附錄1104-107
• 附錄2107-109
• 詳細(xì)摘要109-127

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 沈政昌;盧世杰;史帥星;陳東;楊麗君;;基于CFD和PIV方法的單相KYF浮選機(jī)流場分析研究—KYF浮選機(jī)流場測(cè)試與仿真研究(二)[J];有色金屬(選礦部分);2013年02期

2 尹明水;楊久流;任愛軍;;磷酸酯淀粉對(duì)赤鐵礦抑制性能研究[J];有色金屬(選礦部分);2013年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 侯洪國;大型側(cè)攪拌發(fā)酵罐內(nèi)氣液兩相流的計(jì)算流體力學(xué)模擬[D];天津大學(xué);2010年

2 王秋實(shí);高粘硅脂的乳化及攪拌器的CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];江南大學(xué);2012年

3 高勇;雙層槳自吸式攪拌槽的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];西北大學(xué);2010年

4 門紅偉;基于CFD模擬技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)失控危險(xiǎn)性研究[D];東北大學(xué);2008年

5 莫君媛;阻力系數(shù)對(duì)固—液攪拌槽內(nèi)流動(dòng)特性影響的數(shù)值模擬[D];北京化工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：攪拌釜反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)的CFD數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：258354