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基于数值模拟的气液相界面积计算方法

发布时间:2018-05-15 01:43

  本文选题:两相流 + 界面 ; 参考:《工程科学学报》2016年08期


【摘要】:相界面积对气液两相流中传热、传质、物理化学反应等动力学过程影响重大.为获取这一参数,提出一种根据两相流数值模拟结果计算相界面积的方法.此方法借鉴分段线性重构界面的思想,在各网格单元内以平面近似真实相界曲面,根据目标流体的体积分数及其梯度向量将网格内相界面形貌归为五类,进而采用不同的方法分别计算各类相界面的面积.在铜转炉熔池内两相流数值模拟结果分析中的应用效果表明:该方法能有效提取两相流体系中任意区域的相界面积,从而为体系动力学特征的定量分析提供依据.利用相界面积数据,进一步计算了氧气利用率并识别出熔池内"高效反应区",计算和识别结果与工程实际吻合,证实了该方法的准确性.
[Abstract]:The phase boundary area has a great influence on the dynamic processes such as heat transfer, mass transfer and physical chemical reaction in the gas-liquid two-phase flow. In order to obtain this parameter, a method is proposed to calculate the phase boundary area according to the numerical simulation results of two phase flow. This method uses the idea of piecewise linear reconfiguration interface to approximate the real boundary surface in the plane and the root in the grid units. According to the volume fraction of the target fluid and its gradient vector, the phase interface morphology in the grid is classified into five categories, and then the area of various phase interfaces is calculated by different methods. The application effect of the two phase flow numerical simulation results in the copper converter pool shows that this method can effectively extract the phase interface of any region in the two-phase flow system. It provides the basis for the quantitative analysis of the dynamic characteristics of the system. By using the phase boundary area data, the oxygen utilization rate is calculated and the "high efficiency reaction zone" in the pool is identified. The calculation and recognition results are in agreement with the engineering practice, and the accuracy of the method is confirmed.

【作者单位】: 中南大学能源科学与工程学院;湖南第一师范学院信息科学与工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(61105080;61273159;61134006) 湖南省科技重大专项资助项目(2013FJ1009) 湖南省自然科学基金资助项目(11JJ4057) 安徽省科技厅重大科技专项(1301021018)
【分类号】:O359.1

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本文编号:1890441

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