【摘要】：泡沫金屬生物柴油反應器是一種具有高產(chǎn)能的生物柴油制備裝置,為對反應器進行優(yōu)化,對泡沫金屬內兩相液滴運動此類具有復雜界面變化的兩相流問題進行研究,本文采用格子Boltzmann方法(LBM)對以下內容進行研究,并獲得結論如下：(1)采用LBGK模型模擬典型單相流動：Poiseuille流和單相圓柱繞流問題,驗證了LBM的可行性；通過兩相方形液滴演化、Lapalce定律和接觸角問題的模擬驗證偽勢模型程序的正確性。(2)利用偽勢模型模擬兩相液滴的單柱繞流運動,考察液滴繞柱時的運動狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),液滴的柱體繞流狀態(tài)受到柱體形狀及柱體偏置率等因素的影響。破裂形成液滴的聚合距離Lr與柱體形狀和大小、雷諾數(shù)Re等因素有關。聚合距離與雷諾數(shù)基本成對數(shù)關系,柱體尺寸和形狀對聚合距離的影響均與雷諾數(shù)相關,存在臨界數(shù)值。(3)利用偽勢模型模擬液滴的兩并列柱體的繞流運動。研究發(fā)現(xiàn)液滴恰好穿過兩并列柱體間隙的臨界間距hr基本隨速度的增加而增大,且大尺寸液滴或小尺寸柱體均產(chǎn)生較大的臨界間距；此外,研究發(fā)現(xiàn)柱體形狀對臨界間距的影響不明顯。(4)利用偽勢模型模擬泡沫金屬內的兩相液滴運動。相對柱體障礙而言,泡沫金屬更有利于液滴的破裂。此外,具有較大PPI值的泡沫金屬能產(chǎn)生更小的破裂液滴,但所需壓降更大,因此PPI值并非越大越好,需合理選取。
[Abstract]:The foam metal bio-diesel reactor is a kind of biodiesel preparation device with high productivity. In order to optimize the reactor, the two-phase flow with complex interface changes such as the movement of two-phase droplets in the foam metal is studied. In this paper, the lattice Boltzmann method (LBM) is used to study the following contents, and the conclusions are as follows: (1) the LBGK model is used to simulate the typical single-phase flow: Poiseuille flow and single-phase cylindrical flow, and the feasibility of LBM is verified; The correctness of the pseudo-potential model is verified by the evolution of two-phase square droplets, Lapalce's law and contact angle problem. (2) the pseudo-potential model is used to simulate the flow around a single column of two-phase droplets, and the motion state of the droplets around a column is investigated. It is found that the flow state of the droplet around the cylinder is affected by the shape of the cylinder and the deviation rate of the cylinder. The polymerization distance (Lr) of the fractured droplets is related to the shape and size of the cylinder and the Reynolds number (Re). The polymerization distance has a logarithmic relation with Reynolds number, and the influence of cylinder size and shape on the polymerization distance is related to Reynolds number. (3) the pseudo-potential model is used to simulate the flow around two parallel cylinders of liquid droplets. It is found that the critical distance between the droplets passing through the gap between the two parallel cylinders increases with the increase of the velocity, and the critical spacing of the liquid droplets with large or small sizes is larger than that between the two parallel cylinders. The critical spacing of the hr increases with the increase of the velocity. In addition, it is found that the shape of the cylinder has little effect on the critical spacing. (4) the pseudo-potential model is used to simulate the two-phase droplet motion in the foam metal. Foam metal is more conducive to the rupture of droplets than columnar barriers. In addition, the foam metal with higher PPI value can produce smaller ruptured droplets, but the required pressure drop is greater, so the higher the PPI value is, the better it needs to be selected.
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE667

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本文編號：2432725