剪切稀化流体中微泡群动力学CFD-PBM三维模拟研究
发布时间：2021-01-01 04:53
剪切稀化流体中微泡群广泛存在于鼓泡塔、生物发酵、费托合成等化工领域,因其具有较大表面积,较高的两相传质效率,因此对其研究一直成为该领域理论研究和工程应用的研究重点。本文基于k-ε模型,重点考察非牛顿流体流变特性,利用CFD-PBM耦合方法对剪切稀化流体中微泡群上升动力学进行三维模拟研究。通过对剪切稀化流体中微泡群动力学三维模拟研究,考察了表观气速、液面高度、气体分布器尺寸、不同质量浓度聚丙烯酰胺（PAM）水溶液对长方体鼓泡塔的气含率、Sauter直径、湍动能和液体流速在径向分布的影响。模拟结果表明,气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速均随表观气速的增加而增加;气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速随着液面高度的增高而增加,但当液面高于整体柱高的一半时,液面高度对以上均没有影响;气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速随气体分布器进口尺寸的增大而增加,其中分布器对气含率的影响主要源于对小气泡气含率的影响;气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速均随非牛顿流体PAM水溶液质量浓度的增大而增大。
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非牛顿流体的分类Fig.1-1Theclassificationofnon-Newtonianfluid
Q 表示气体流速，g 表示重力加速度，C 表n[18,19]得出恒气流、恒气压下的气泡生成模型，在的影响。Shirotsuka[20]研究了在非牛顿流体中不同速的高、低条件建立的气泡生成体积模型。Clift[2无因次参数：雷诺数 Re、埃特沃斯数 Eo 和莫顿状的影响如图 1.2 所示。Miyshara[22]考察了气泡分过程，结果表明气泡在非牛顿流体中的生成体积大用高速摄像仪观测非牛顿流体中气泡的运动形式，对气泡的生成过程进行理论研究。Terasaka[24-26]研，气室体积、气体分布器大小、气体的表观气速、在综合前人研究的基础上，结合气泡热力学方程和究了流体记忆效应对上升气泡之间的相互作用的液体中生成气泡的尺寸。Mersmann[29]在双喷嘴和进行类似实验。Li[30]得出多喷嘴气泡的生成体积模板气泡分布器的结构上提出了气泡直径模型。
图 1-3 影响鼓泡塔流动特性参数及相互关系[66]f flow characteristic parameters and interaction of b气、液两相分别用欧拉方法来描述，所建，气液两相均视为连续介质，通过用 CF平衡模型（PBM:Population Balance Mode。在化工行业中很多涉及到颗粒大小分布溶液的混合、反应的充分、传热/传质均有不管是在学术界还是工业界都备受关注。度用 k- 模型描述，至于由于泡群在上升发生破碎、聚并，对气泡尺寸分散为有限BM 模型。 对于 CFD-PBM 耦合模型的优
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼓泡塔中离子液体-空气两相流的CFD-PBM耦合模拟[J]. 徐琰,董海峰,田肖,张香平,张锁江. 化工学报. 2011(10)
[2]非牛顿流体研究进展及发展趋势[J]. 刘海燕,庞明军,魏进家. 应用化工. 2010(05)
[3]竖直通道内相邻气泡对上升的直接数值模拟[J]. 李彦鹏,张乾隆,白博峰. 热能动力工程. 2007(04)
[4]高气速下鼓泡塔中气含率分布的测定[J]. 王丽雅,庄华洁,宋景祯,陈斌,李希. 化学反应工程与工艺. 2006(01)
[5]应用电导探针测定鼓泡塔内气泡参数[J]. 吕术森,陈雪莉,于广锁,于遵宏. 化学反应工程与工艺. 2003(04)
[6]液固环流反应器中固体流速及固含率分布[J]. 汪洋,徐春明,高金森,林世雄. 化学反应工程与工艺. 2003(03)
博士论文
[1]鼓泡床反应器实验研究及CFD-PBM耦合模型数值模拟[D]. 邢楚填.清华大学 2014
[2]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
硕士论文
[1]非牛顿流体中平行气泡聚并行为研究[D]. 孙亚威.天津理工大学 2015
[2]鼓泡塔气液两相流数值模拟[D]. 袁伯若.华东理工大学 2013
[3]加压气液鼓泡塔流体力学参数的测量与CFD数值模拟[D]. 秦玉建.北京化工大学 2012
[4]非牛顿流体中平行双气泡行为及流场特性[D]. 李小磊.天津大学 2009
[5]非牛顿流体中气泡生成的研究[D]. 范文元.天津大学 2006
本文编号：2950946
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非牛顿流体的分类Fig.1-1Theclassificationofnon-Newtonianfluid
Q 表示气体流速，g 表示重力加速度，C 表n[18,19]得出恒气流、恒气压下的气泡生成模型，在的影响。Shirotsuka[20]研究了在非牛顿流体中不同速的高、低条件建立的气泡生成体积模型。Clift[2无因次参数：雷诺数 Re、埃特沃斯数 Eo 和莫顿状的影响如图 1.2 所示。Miyshara[22]考察了气泡分过程，结果表明气泡在非牛顿流体中的生成体积大用高速摄像仪观测非牛顿流体中气泡的运动形式，对气泡的生成过程进行理论研究。Terasaka[24-26]研，气室体积、气体分布器大小、气体的表观气速、在综合前人研究的基础上，结合气泡热力学方程和究了流体记忆效应对上升气泡之间的相互作用的液体中生成气泡的尺寸。Mersmann[29]在双喷嘴和进行类似实验。Li[30]得出多喷嘴气泡的生成体积模板气泡分布器的结构上提出了气泡直径模型。
图 1-3 影响鼓泡塔流动特性参数及相互关系[66]f flow characteristic parameters and interaction of b气、液两相分别用欧拉方法来描述，所建，气液两相均视为连续介质，通过用 CF平衡模型（PBM:Population Balance Mode。在化工行业中很多涉及到颗粒大小分布溶液的混合、反应的充分、传热/传质均有不管是在学术界还是工业界都备受关注。度用 k- 模型描述，至于由于泡群在上升发生破碎、聚并，对气泡尺寸分散为有限BM 模型。 对于 CFD-PBM 耦合模型的优
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼓泡塔中离子液体-空气两相流的CFD-PBM耦合模拟[J]. 徐琰,董海峰,田肖,张香平,张锁江. 化工学报. 2011(10)
[2]非牛顿流体研究进展及发展趋势[J]. 刘海燕,庞明军,魏进家. 应用化工. 2010(05)
[3]竖直通道内相邻气泡对上升的直接数值模拟[J]. 李彦鹏,张乾隆,白博峰. 热能动力工程. 2007(04)
[4]高气速下鼓泡塔中气含率分布的测定[J]. 王丽雅,庄华洁,宋景祯,陈斌,李希. 化学反应工程与工艺. 2006(01)
[5]应用电导探针测定鼓泡塔内气泡参数[J]. 吕术森,陈雪莉,于广锁,于遵宏. 化学反应工程与工艺. 2003(04)
[6]液固环流反应器中固体流速及固含率分布[J]. 汪洋,徐春明,高金森,林世雄. 化学反应工程与工艺. 2003(03)
博士论文
[1]鼓泡床反应器实验研究及CFD-PBM耦合模型数值模拟[D]. 邢楚填.清华大学 2014
[2]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
硕士论文
[1]非牛顿流体中平行气泡聚并行为研究[D]. 孙亚威.天津理工大学 2015
[2]鼓泡塔气液两相流数值模拟[D]. 袁伯若.华东理工大学 2013
[3]加压气液鼓泡塔流体力学参数的测量与CFD数值模拟[D]. 秦玉建.北京化工大学 2012
[4]非牛顿流体中平行双气泡行为及流场特性[D]. 李小磊.天津大学 2009
[5]非牛顿流体中气泡生成的研究[D]. 范文元.天津大学 2006
本文编号：2950946
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