剪切稀化流體中微泡群動力學CFD-PBM三維模擬研究
發(fā)布時間：2021-01-01 04:53
剪切稀化流體中微泡群廣泛存在于鼓泡塔、生物發(fā)酵、費托合成等化工領域,因其具有較大表面積,較高的兩相傳質(zhì)效率,因此對其研究一直成為該領域理論研究和工程應用的研究重點。本文基于k-ε模型,重點考察非牛頓流體流變特性,利用CFD-PBM耦合方法對剪切稀化流體中微泡群上升動力學進行三維模擬研究。通過對剪切稀化流體中微泡群動力學三維模擬研究,考察了表觀氣速、液面高度、氣體分布器尺寸、不同質(zhì)量濃度聚丙烯酰胺（PAM）水溶液對長方體鼓泡塔的氣含率、Sauter直徑、湍動能和液體流速在徑向分布的影響。模擬結(jié)果表明,氣含率、Sauter直徑、湍動能、液體流速均隨表觀氣速的增加而增加;氣含率、Sauter直徑、湍動能、液體流速隨著液面高度的增高而增加,但當液面高于整體柱高的一半時,液面高度對以上均沒有影響;氣含率、Sauter直徑、湍動能、液體流速隨氣體分布器進口尺寸的增大而增加,其中分布器對氣含率的影響主要源于對小氣泡氣含率的影響;氣含率、Sauter直徑、湍動能、液體流速均隨非牛頓流體PAM水溶液質(zhì)量濃度的增大而增大。
【文章來源】：天津理工大學天津市
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
非牛頓流體的分類Fig.1-1Theclassificationofnon-Newtonianfluid
Q 表示氣體流速，g 表示重力加速度，C 表n[18,19]得出恒氣流、恒氣壓下的氣泡生成模型，在的影響。Shirotsuka[20]研究了在非牛頓流體中不同速的高、低條件建立的氣泡生成體積模型。Clift[2無因次參數(shù)：雷諾數(shù) Re、埃特沃斯數(shù) Eo 和莫頓狀的影響如圖 1.2 所示。Miyshara[22]考察了氣泡分過程，結(jié)果表明氣泡在非牛頓流體中的生成體積大用高速攝像儀觀測非牛頓流體中氣泡的運動形式，對氣泡的生成過程進行理論研究。Terasaka[24-26]研，氣室體積、氣體分布器大小、氣體的表觀氣速、在綜合前人研究的基礎上，結(jié)合氣泡熱力學方程和究了流體記憶效應對上升氣泡之間的相互作用的液體中生成氣泡的尺寸。Mersmann[29]在雙噴嘴和進行類似實驗。Li[30]得出多噴嘴氣泡的生成體積模板氣泡分布器的結(jié)構(gòu)上提出了氣泡直徑模型。
圖 1-3 影響鼓泡塔流動特性參數(shù)及相互關系[66]f flow characteristic parameters and interaction of b氣、液兩相分別用歐拉方法來描述，所建，氣液兩相均視為連續(xù)介質(zhì)，通過用 CF平衡模型（PBM:Population Balance Mode。在化工行業(yè)中很多涉及到顆粒大小分布溶液的混合、反應的充分、傳熱/傳質(zhì)均有不管是在學術(shù)界還是工業(yè)界都備受關注。度用 k- 模型描述，至于由于泡群在上升發(fā)生破碎、聚并，對氣泡尺寸分散為有限BM 模型。 對于 CFD-PBM 耦合模型的優(yōu)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鼓泡塔中離子液體-空氣兩相流的CFD-PBM耦合模擬[J]. 徐琰,董海峰,田肖,張香平,張鎖江. 化工學報. 2011(10)
[2]非牛頓流體研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 劉海燕,龐明軍,魏進家. 應用化工. 2010(05)
[3]豎直通道內(nèi)相鄰氣泡對上升的直接數(shù)值模擬[J]. 李彥鵬,張乾隆,白博峰. 熱能動力工程. 2007(04)
[4]高氣速下鼓泡塔中氣含率分布的測定[J]. 王麗雅,莊華潔,宋景禎,陳斌,李希. 化學反應工程與工藝. 2006(01)
[5]應用電導探針測定鼓泡塔內(nèi)氣泡參數(shù)[J]. 呂術(shù)森,陳雪莉,于廣鎖,于遵宏. 化學反應工程與工藝. 2003(04)
[6]液固環(huán)流反應器中固體流速及固含率分布[J]. 汪洋,徐春明,高金森,林世雄. 化學反應工程與工藝. 2003(03)
博士論文
[1]鼓泡床反應器實驗研究及CFD-PBM耦合模型數(shù)值模擬[D]. 邢楚填.清華大學 2014
[2]氣液（漿）反應器流體力學行為的實驗研究和數(shù)值模擬[D]. 王鐵峰.清華大學 2004
碩士論文
[1]非牛頓流體中平行氣泡聚并行為研究[D]. 孫亞威.天津理工大學 2015
[2]鼓泡塔氣液兩相流數(shù)值模擬[D]. 袁伯若.華東理工大學 2013
[3]加壓氣液鼓泡塔流體力學參數(shù)的測量與CFD數(shù)值模擬[D]. 秦玉建.北京化工大學 2012
[4]非牛頓流體中平行雙氣泡行為及流場特性[D]. 李小磊.天津大學 2009
[5]非牛頓流體中氣泡生成的研究[D]. 范文元.天津大學 2006
本文編號：2950946
【文章來源】：天津理工大學天津市
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
非牛頓流體的分類Fig.1-1Theclassificationofnon-Newtonianfluid
Q 表示氣體流速，g 表示重力加速度，C 表n[18,19]得出恒氣流、恒氣壓下的氣泡生成模型，在的影響。Shirotsuka[20]研究了在非牛頓流體中不同速的高、低條件建立的氣泡生成體積模型。Clift[2無因次參數(shù)：雷諾數(shù) Re、埃特沃斯數(shù) Eo 和莫頓狀的影響如圖 1.2 所示。Miyshara[22]考察了氣泡分過程，結(jié)果表明氣泡在非牛頓流體中的生成體積大用高速攝像儀觀測非牛頓流體中氣泡的運動形式，對氣泡的生成過程進行理論研究。Terasaka[24-26]研，氣室體積、氣體分布器大小、氣體的表觀氣速、在綜合前人研究的基礎上，結(jié)合氣泡熱力學方程和究了流體記憶效應對上升氣泡之間的相互作用的液體中生成氣泡的尺寸。Mersmann[29]在雙噴嘴和進行類似實驗。Li[30]得出多噴嘴氣泡的生成體積模板氣泡分布器的結(jié)構(gòu)上提出了氣泡直徑模型。
圖 1-3 影響鼓泡塔流動特性參數(shù)及相互關系[66]f flow characteristic parameters and interaction of b氣、液兩相分別用歐拉方法來描述，所建，氣液兩相均視為連續(xù)介質(zhì)，通過用 CF平衡模型（PBM:Population Balance Mode。在化工行業(yè)中很多涉及到顆粒大小分布溶液的混合、反應的充分、傳熱/傳質(zhì)均有不管是在學術(shù)界還是工業(yè)界都備受關注。度用 k- 模型描述，至于由于泡群在上升發(fā)生破碎、聚并，對氣泡尺寸分散為有限BM 模型。 對于 CFD-PBM 耦合模型的優(yōu)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鼓泡塔中離子液體-空氣兩相流的CFD-PBM耦合模擬[J]. 徐琰,董海峰,田肖,張香平,張鎖江. 化工學報. 2011(10)
[2]非牛頓流體研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 劉海燕,龐明軍,魏進家. 應用化工. 2010(05)
[3]豎直通道內(nèi)相鄰氣泡對上升的直接數(shù)值模擬[J]. 李彥鵬,張乾隆,白博峰. 熱能動力工程. 2007(04)
[4]高氣速下鼓泡塔中氣含率分布的測定[J]. 王麗雅,莊華潔,宋景禎,陳斌,李希. 化學反應工程與工藝. 2006(01)
[5]應用電導探針測定鼓泡塔內(nèi)氣泡參數(shù)[J]. 呂術(shù)森,陳雪莉,于廣鎖,于遵宏. 化學反應工程與工藝. 2003(04)
[6]液固環(huán)流反應器中固體流速及固含率分布[J]. 汪洋,徐春明,高金森,林世雄. 化學反應工程與工藝. 2003(03)
博士論文
[1]鼓泡床反應器實驗研究及CFD-PBM耦合模型數(shù)值模擬[D]. 邢楚填.清華大學 2014
[2]氣液（漿）反應器流體力學行為的實驗研究和數(shù)值模擬[D]. 王鐵峰.清華大學 2004
碩士論文
[1]非牛頓流體中平行氣泡聚并行為研究[D]. 孫亞威.天津理工大學 2015
[2]鼓泡塔氣液兩相流數(shù)值模擬[D]. 袁伯若.華東理工大學 2013
[3]加壓氣液鼓泡塔流體力學參數(shù)的測量與CFD數(shù)值模擬[D]. 秦玉建.北京化工大學 2012
[4]非牛頓流體中平行雙氣泡行為及流場特性[D]. 李小磊.天津大學 2009
[5]非牛頓流體中氣泡生成的研究[D]. 范文元.天津大學 2006
本文編號：2950946
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