本文關(guān)鍵詞：攪拌槽內(nèi)單顆粒臨界懸浮特性的實驗研究和模擬

  更多相關(guān)文章： 單顆粒 固液懸浮 RT槳 直接數(shù)值模擬 攪拌槽

【摘要】：固液懸浮在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用,諸如化學(xué)與制藥工程、水處理過程、結(jié)晶反應(yīng)體系等。攪拌槽內(nèi)固液懸浮機理的研究,主要是集中在顆粒群的宏觀運動特性上,在顆粒尺度上并不能很好的解釋顆粒與周圍流體間的相互作用機理。近年來,為了從根本上理解顆粒懸浮的機理,已有研究者開始關(guān)注單個顆粒的運動行為。但在前人的研究中,使用的槳型結(jié)構(gòu)比較簡單,顆粒的運動是在層流條件。本論文研究了RT槳方形攪拌槽內(nèi)(C=0.25T),單顆粒在不同雷諾數(shù)條件下的運動特性,通過數(shù)字圖像處理技術(shù)獲得了顆粒的運動軌跡、運動速度等信息。結(jié)合LBM方法對實驗操作條件進行了直接數(shù)值模擬,得到了顆粒的運動以及周圍流場的詳細(xì)信息。結(jié)果表明：(1)Re≈30,玻璃珠在臨界條件下的運動行為與文獻中圓盤槳的實驗結(jié)果較為類似,RT槳作用下顆粒的臨界懸浮轉(zhuǎn)速比圓盤槳低約10%。RT槳的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。與圓盤槳的模擬結(jié)果相比,RT槳攪拌槽內(nèi)的壓強分布是不對稱的,顆粒上下兩端的壓強差二者基本相同。(2)Re≈240,玻璃珠在臨界條件下的運動行為與Re≈30時比較相似。不同粒徑的玻璃珠對應(yīng)的臨界懸浮轉(zhuǎn)速差異較小(約2%),即可以忽略粒徑的影響。對比了10mm玻璃珠的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果,二者基本一致。在該雷諾數(shù)條件下,顆粒的凈重力是決定顆粒懸浮的主要因素。(3)Re=300～1400,顆粒在槽底的運動軌跡變得比較不規(guī)則,可以用一個平均速度來描述顆粒在槽底的整個運動過程。通過PIV技術(shù)獲得了實驗條件下攪拌槽內(nèi)的單相流場,與模擬結(jié)果相比,二者基本一致。
【關(guān)鍵詞】：單顆粒 固液懸浮 RT槳 直接數(shù)值模擬 攪拌槽
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 文獻綜述13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 實驗研究13-14
• 1.3 顆粒受力分析14-16
• 1.4 顆粒運動特性的研究方法16-18
• 1.4.1 拍照法16-17
• 1.4.2 粒子圖像測速技術(shù)17-18
• 1.5 數(shù)值模擬18-21
• 1.5.1 連續(xù)相模型18-19
• 1.5.2 分散相模型19-21
• 第二章 研究方法和測試技術(shù)21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 PⅣ系統(tǒng)及計算方法21-22
• 2.2.1 PⅣ系統(tǒng)21-22
• 2.2.2 PⅣ計算方法22
• 2.3 顆粒運動的捕捉和處理方法22-24
• 2.3.1 高速攝像技術(shù)22-23
• 2.3.2 數(shù)字圖像處理方法23
• 2.3.3 顆粒運動速度的計算23-24
• 2.4 直接數(shù)值模擬24
• 2.5 實驗裝置和體系24-29
• 2.5.1 實驗裝置24-28
• 2.5.2 實驗體系28-29
• 2.6 數(shù)據(jù)采集參數(shù)29-31
• 第三章 實驗結(jié)果與討論31-63
• 3.1 Re≈30時顆粒的臨界懸浮運動31-42
• 3.1.1 引言31
• 3.1.2 研究案例31
• 3.1.3 顆粒臨界懸浮轉(zhuǎn)速N_(LO)的確定31-32
• 3.1.4 實驗結(jié)果與討論32-36
• 3.1.5 模擬與實驗結(jié)果對比討論36-42
• 3.2 Re≈240時顆粒的臨界懸浮運動42-50
• 3.2.1 引言42
• 3.2.2 研究案例42
• 3.2.3 實驗結(jié)果與討論42-45
• 3.2.4 模擬和實驗結(jié)果對比45-50
• 3.3 Re=300～1400時顆粒的懸浮運動50-63
• 3.3.1 引言50
• 3.3.2 研究案例50
• 3.3.3 實驗結(jié)果與討論50-58
• 3.3.4 攪拌槽內(nèi)的流場分析58-63
• 第四章 主要結(jié)論與展望63-65
• 4.1 主要結(jié)論63-64
• 4.1.1 Re≈3063
• 4.1.2 Re≈24063
• 4.1.3 Re=300～140063-64
• 4.2 本實驗的創(chuàng)新點64
• 4.3 研究展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-71
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 導(dǎo)師及作者簡介73-74
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書74-75

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