重力对微圆管中H 2 SO 4 /正己烷体系流动特性影响的数值模拟

发布时间：2021-01-11 10:03

　　采用VOF模型对U型微圆管中H₂SO₄/正己烷两相的流动特性受重力的影响进行了三维数值模拟。比较了U型微圆管中的竖直向上、竖直向下和水平方向的液滴的流动形态。结果表明重力会改变液滴的尺寸和界面形态,竖直向上运动时液滴的尺寸最大。分析了该通道中的压力分布,结果表明竖直向上流动时压降最大,水平次之,竖直向下最小。分析了通道中流体的内部流场,发现重力会改变通道中流体内部的流场分布,但并不会引起流体宏观运动速度的明显改变。 

【文章来源】：四川化工. 2020,23(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

U型微圆管通道的物理模型

2.1 微圆管中两相的流动形态U型微圆管通道中H2SO4/正己烷两相的流动形态如图2所示。从图2中可以看出分散相在同轴入口处在连续相剪切力的作用下生成液滴,并以弹状流在通道中流动。放大各个局部位置的液滴,观察各液滴的轮廓线,可发现在不同位置的液滴具有不同的流动形态。在经过弯道时,液滴(②)发生了明显的变形。这是由于弯道引起流体流动方向的改变所致。在竖直向下、水平和竖直向上的位置,不难发现液滴(①、③、④)的形态存有差异。竖直向上流动的液滴(④)头部凸起最尖锐,而竖直向下的液滴(①)和水平方向的液滴(③)头部均较为扁平。然而竖直向上流动的液滴的尾部最为扁平,其次是水平方向的液滴,而竖直向下的液滴尾部有微微的凸起。值得注意的是,竖直向下和竖直向上运动的液滴的左右两端是对称的,而在水平流动方向的液滴并不对称。从液滴③可以看到,分散相在通道上层占据更多的空间。重力是引起液滴在竖直向下、水平和竖直向上流动过程不同流动形态的主要原因。由于两相较大的密度差异,液滴在竖直向下流动时,其受到的浮力与流动方向相反,因此头部扁平而尾端凸起。而液滴在竖直向上流动时,浮力是液滴向前运动的助力,以致头部凸出和尾端扁平。在水平方向,液滴受到浮力作用而往上层流动。通过作图法,比较三个方向的液滴(①③和④)的长径比(L/D),其分别为0.911、0.911和0.922。显然,在竖直向上流动时液滴的尺寸增大。

压力分布云图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2970571