本文關(guān)鍵詞：豎直列管鼓泡塔氣液兩相流數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鼓泡塔反應(yīng)器具有傳質(zhì)傳熱效果好,結(jié)構(gòu)簡單,成本低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于煤化工、石油化工、生物工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域。本文以豎直列管鼓泡塔為研究對象,運(yùn)用歐拉-歐拉雙流體模型,確立適用性于模擬帶有豎直列管內(nèi)構(gòu)件的鼓泡塔內(nèi)數(shù)學(xué)物理模型,通過一系列數(shù)值模擬,分析比較了氣泡尺寸、氣泡誘導(dǎo)湍流、曳力和升力以及壁面作用力對鼓泡塔氣液兩相流動(dòng)特性的影響,具體研究以下內(nèi)容。分析比較了現(xiàn)有的幾種氣泡合并與分裂模型,并提出耦合PBM模型,此模型能夠較好描述氣泡的合并與分裂,其中合并模型較為全面考慮碰撞誘導(dǎo)合并的因素,分裂模型采用表面能和壓力能耦合的思想,得到的子氣泡尺寸分布呈M型分布,與Kulkarni的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn),該模型能較好地預(yù)測氣泡尺寸概率分布。采用上述耦合PBM模型對豎直列管鼓泡塔的三維模擬進(jìn)行探究,對比軸向液速、氣含率、湍動(dòng)能等湍流參數(shù),發(fā)現(xiàn)基于各向異性的RSM模型更適于計(jì)算豎直列管鼓泡塔。與空塔對比,豎直列管的加入使湍動(dòng)能和耗散率顯著降低,氣泡尺寸變大。對豎直上升管泡狀流進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,發(fā)現(xiàn)在徑向力中升力起主導(dǎo)作用,湍流擴(kuò)散力比較微弱不足以抵抗升力,壁面潤滑力能夠改善壁面附近氣含率,壁面峰值與實(shí)驗(yàn)相近。氣泡誘導(dǎo)湍流(BIT)對氣-液兩相流的模擬結(jié)果影響比較明顯,尤其對湍動(dòng)能、耗散率有所改善,其中Troshko模型相對Sato模型更能反映氣泡誘導(dǎo)湍流對液相湍動(dòng)的作用；高氣速時(shí),BIT對液速的影響比較顯著,低氣速時(shí),由于系統(tǒng)中氣含率較低,氣相對液相的湍動(dòng)貢獻(xiàn)較小,BIT對液速的影響基本上可以忽略。
【關(guān)鍵詞】：鼓泡塔 豎直列管內(nèi)構(gòu)件 豎直上升氣液泡狀流 湍流封閉模型 計(jì)算流體力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ021.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-31
• 1.1 背景13-14
• 1.2 氣液鼓泡塔的實(shí)驗(yàn)研究14-19
• 1.2.1 氣液兩相流動(dòng)規(guī)律及影響因素14-17
• 1.2.2 內(nèi)構(gòu)件對鼓泡塔內(nèi)氣液流動(dòng)規(guī)律的影響17-19
• 1.2.3 鼓泡塔與豎直上升管氣-液兩相流動(dòng)的區(qū)別19
• 1.3 氣液兩相數(shù)值模擬研究19-29
• 1.3.1 湍流兩相動(dòng)量方程20-25
• 1.3.2 氣液相間作用力模型25-28
• 1.3.4 氣泡尺寸模型28-29
• 1.4 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)29-31
• 第2章 PBM模型的對比分析31-38
• 2.1 機(jī)理分析31-38
• 2.1.1 氣泡合并模型31-34
• 2.1.2 氣泡分裂模型34-38
• 第3章 帶有豎直列管鼓泡塔的數(shù)值模擬38-53
• 3.1 計(jì)算模型40-42
• 3.1.1 雙流體模型40
• 3.1.2 湍流模型40-41
• 3.1.3 相間作用力與氣泡模型41-42
• 3.2 模擬對象與計(jì)算設(shè)置42-43
• 3.3 模擬結(jié)果與討論43-51
• 3.3.1 湍流模型的對比43-48
• 3.3.2 豎直列管對鼓泡塔內(nèi)流體力學(xué)特性影響對比與分析48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第4章 豎直上升氣液泡狀流數(shù)值封閉模型的比較研究53-66
• 4.1 計(jì)算模型54-57
• 4.1.1 雙流體模型54
• 4.1.2 湍流模型54-55
• 4.1.3 相間作用力模型55-57
• 4.2 模擬對象及計(jì)算設(shè)置57-58
• 4.3 模擬結(jié)果與討論58-64
• 4.3.1 徑向力對流場的影響58-61
• 4.3.2 BIT模型對流場的影響61-64
• 4.3.3 表觀液速對氣含率分布影響64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第5章 全文總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：469727