搅拌罐内液固两相流动的模拟研究

发布时间：2021-04-24 23:00

　　搅拌罐具有传热传质特性好,处理量大的优势,在化工能源、生物、食品及制药等工业中有着广泛应用,搅拌罐内的水力行为是设计和操控此设备的关键。液固搅拌罐内颗粒流动行为能够正确地反映出搅拌过程的混合程度,因此本文采用数值模拟方法对带有挡板的三维液固搅拌罐内的颗粒流动行为进行研究,为以后的理论研究和优化设计提供参考。本文采用欧拉-欧拉双流体模型结合颗粒动理学理论,模拟了带挡板的液固搅拌罐内的颗粒流动特性。液固相间作用力采用Huilin-Gidaspow曳力模型进行计算,同时考虑了虚拟质量力的影响。多重参考系法（MRF）用于处理计算区域的旋转。首先对牛顿流体为液相的液固搅拌罐进行模拟,研究结果表明:搅拌罐由三个流动区域组成,分别是叶片循环区、近壁区和诱导锥形区。随着搅拌转速的增加,湍动能和固相速度增大,颗粒脉动加剧。颗粒密度对颗粒流动的影响很小,而液相粘度对颗粒运动有很大影响,随着液相粘度增大,湍动能和颗粒温度增大,罐内各个部分的混合程度接近。并且将模拟结果与Pianko-Oprych等人的实验值进行对比,验证了模型的正确性。其次对剪切稀化流体和固相在搅拌罐内的混合过程进行数值模拟,改变稠度系数和... 

【文章来源】：东北石油大学黑龙江省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 液固搅拌罐的研究进展
        1.2.1 牛顿流体液固搅拌罐的研究现状
        1.2.2 非牛顿流体液固搅拌罐的研究现状
        1.2.3 搅拌罐内颗粒悬浮的研究
    1.3 液固两相流动的数值模拟
        1.3.1 影响颗粒运动的因素
        1.3.2 流体中颗粒所受曳力
        1.3.3 颗粒间碰撞
        1.3.4 流动过程中颗粒的迁移
    1.4 本文研究的主要内容
第二章 理论模型与计算方法
    2.1 引言
    2.2 控制方程
    2.3 颗粒动力学模型
    2.4 液—固相间作用力
        2.4.1 曳力模型
        2.4.2 虚拟质量力
    2.5 湍流模型
    2.6 多重参考系
    2.7 本章小结
第三章 牛顿流体—固体液固两相搅拌罐内数值模拟
    3.1 引言
        3.2.1 网格划分
        3.2.2 计算参数
        3.2.3 边界条件
    3.3 计算结果和分析
        3.3.1 模型的验证
        3.3.2 搅拌罐内颗粒运动过程
        3.3.3 颗粒密度对搅拌罐内流动特性的影响
        3.3.4 液相粘度对搅拌罐内流动特性的影响
        3.3.5 转速对搅拌罐内流动特性的影响
    3.4 本章小结
第四章 非牛顿流体—固体两相搅拌罐内数值模拟
    4.1 引言
    4.2 计算模型及参数
        4.2.1 幂律流体本构方程
        4.2.2 计算参数
    4.3 流性指数对搅拌罐内流动特性的影响
    4.4 稠度系数对搅拌罐内流动特性的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
发表文章目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高固含率搅拌槽内颗粒分布及悬浮特性的数值模拟[J]. 盛勇,刘庭耀,韩丽辉,刘青.  过程工程学报. 2017(01)
[2]搅拌器在原油储罐中的应用与发展[J]. 刘立烨,孟凡力,王卫强,宋博.  当代化工. 2015(02)
[3]非牛顿流体搅拌流场的数值模拟研究进展[J]. 张敏革,张吕鸿,姜斌,李鑫钢.  化工进展. 2009(08)
[4]固体颗粒对固液搅拌槽中局部液相速度的影响[J]. 朱峰,张凤涛,黄雄斌.  化学反应工程与工艺. 2008(02)
[5]搅拌槽内固体颗粒对液相速度影响的研究[J]. 包雨云,黄雄斌,施力田,王英琛.  化学工程. 2002(05)
[6]搅拌槽内非牛顿流体流动场的数值模拟[J]. 周国忠,聂毅强,包雨云,施力田,王英琛.  北京化工大学学报(自然科学版). 2002(04)



本文编号：3158221