攪拌槽作為常見的單元操作設(shè)備在工業(yè)上有廣泛的運用,其中固-液體系攪拌槽常用于化工、冶金、礦業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域。固-液攪拌槽中顆粒動力學(xué)的研究對攪拌槽的設(shè)計、放大以及操作優(yōu)化至關(guān)重要。該領(lǐng)域的研究主要針對固液混合特性和顆粒動力學(xué)兩個方面的關(guān)鍵問題。其中,固液混合特性主要關(guān)注顆粒在攪拌槽中的運動規(guī)律,包括重質(zhì)顆粒的懸浮、輕質(zhì)顆粒的下拉,以及顆粒在攪拌槽中的聚集現(xiàn)象等。這一問題的研究與攪拌槽在工業(yè)上的應(yīng)用密切相關(guān)。顆粒動力學(xué)則著眼于顆粒在攪拌槽中的受力情況,攪拌槽中顆粒動力學(xué)描述準(zhǔn)確與否將直接影響攪拌槽數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。本文將針對上述兩個問題,重點研究顆粒聚集現(xiàn)象和攪拌槽中的顆粒動力學(xué)。目前二者面臨的共同難點在于,實驗和傳統(tǒng)模擬方法在處理兩個問題時均存在較大的局限。對于顆粒聚集現(xiàn)象,傳統(tǒng)的E-E和E-L模擬方法無法處理體系中的有限體積顆粒,實驗則受限于實驗材料無法對各個變量的影響進(jìn)行系統(tǒng)的考察。至于顆粒動力學(xué)的研究,實驗和傳統(tǒng)的模擬方法均無法測量或計算得到攪拌槽中顆粒的真實受力,也無從對其進(jìn)行分析。因此,由于缺少合適的研究方法,對這兩個問題的認(rèn)識還十分有限。近年來,基于格子Boltzm...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第1章 引言
    1.1 固-液攪拌槽簡述
    1.2 固體混合特性
        1.2.1 顆粒懸浮
        1.2.2 漂浮顆粒
        1.2.3 攪拌槽中的顆粒聚集
    1.3 固-液攪拌槽研究方法
        1.3.1 實驗研究方法及其進(jìn)展
        1.3.2 數(shù)值模擬方法及其進(jìn)展
    1.4 顆粒動力學(xué)
        1.4.1 曳力
        1.4.2 其他相間作用力
        1.4.3 攪拌槽中的相間作用力
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 LBM及其應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 LBM簡介
    2.3 壁面性質(zhì)對微通道中流體流動的影響
    2.4 壁面性質(zhì)的構(gòu)建
    2.5 邊界條件
    2.6 模擬結(jié)果與討論
        2.6.1 程序驗證
        2.6.2 壁面作用力與滑移長度的關(guān)系
        2.6.3 縮口微通道的模擬
        2.6.4 組合壁面性質(zhì)微通道
    2.7 本章小結(jié)
第3章 基于LBM的攪拌槽中顆粒聚集現(xiàn)象的研究
    3.1 引言
    3.2 數(shù)值方法
        3.2.1 固-液界面模擬方法
        3.2.2 攪拌槽邊界條件
        3.2.3 顆粒運動更新方法
        3.2.4 硬球模型
    3.3 數(shù)值模擬求解策略及流程
    3.4 模擬驗證
    3.5 攪拌槽幾何尺寸及工況設(shè)置
    3.6 結(jié)果與討論
        3.6.1 顆粒初始位置對顆粒聚集的影響
        3.6.2 顆粒性質(zhì)的影響
        3.6.3 攪拌槽Reynolds數(shù)的影響
    3.7 本章小結(jié)
第4章 攪拌槽中顆粒動力學(xué)研究
    4.1 引言
    4.2 模擬參數(shù)
    4.3 攪拌槽中相間作用力分析方法
    4.4 力與隨體導(dǎo)數(shù)
    4.5 壓力梯度力
    4.6 曳力
        4.6.1 曳力的計算方法和影響因素
        4.6.2 新曳力模型
    4.7 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3802547