具有气浮支撑的旋转式气液混合器流场特性研究

发布时间：2018-05-11 19:22

  本文选题：气液两相流 + 旋转式气液混合器　； 参考：《西安工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：气液两相流作为旋转式气液混合器内部的流体介质,其流动过程具有强烈的不确定性。本文主要根据旋转式气液混合器的结构形式、工作原理及工作环境,基于流体力学理论及多相流理论,通过数值计算分析的方法,对不同工况下旋转式气液混合器的流场特性进行了研究,主要完成了以下工作:1)针对旋转式气液混合器空载静止工况的特点,定义O.1m·s-1、0.5m s-1、1.0m s-1等几种平均流速,研究分析气液两相流平均流速对流场特性的影响,结果表明,随着流速的增大,旋转式气液混合器内部的流场状态由层状流过渡为波状流,且流速越大,波状流越明显,分层区域距离混合器入口侧越远;针对旋转式气液混合器空载旋转工况的特点,定义Or·min-1、600r·min-1、1800·min-1、3000r·min-1等不同转速,研究分析离心惯性力对流场特性的影响,结果表明,随着转速的增大,旋转式气液混合器内部的流场状态逐渐表现为“偏心状”轴状流,且两相混合态消失的位置逐渐靠近入口侧。2)针对旋转式气液混合器加载静止工况的特点,充分考虑圆柱发生体阻滞的作用,定义0.1m ·s-1、0.5m·s-1、1.0m·s-1等几种平均流速,研究分析在圆柱发生体阻滞作用下,气液两相流平均流速对流场特性的影响,结果表明,随着流速的增大,气液两相流的流型呈现波浪状,流经圆柱发生体时,流域空间减小,出现了束状射流与绕流现象;针对旋转式气液混合器加载旋转工况的工作特点,定义Or·min-1、600r-min-1、1800r·min-1、3000r·min-1等不同转速,研究分析在圆柱发生体阻滞作用下,离心惯性力对流场特性的影响,结果表明,随着转速的增大,流动形态表现为轴状流,在圆柱发生体阻滞作用下,出现了涡街现象,螺旋流动效应增强。3)根据不同工况下气液两相流的流场状态,改变气液两相流混合比例,对流场力效应及压力谱分布进行分析,结果表明,液相比重是影响流场力效应的重要因素,且混合器最大受力区域出现在最底部位置± 60°范围内。综上所述,本论文对不同工况下的旋转式气液混合器内部气液两相流流场特性进行了深入研究,并对数值计算的结果进行分析,结果表明,利用数值计算方法可以很好地预测气液两相流的瞬态流场形态以及流场力效应与压力谱分布规律,为设计与改进旋转式气液混合器的径向气浮支撑提供了参考依据,对进一步揭示旋转式气液混合器内部的流场变化机理具有重要的理论意义。
[Abstract]:Gas-liquid two-phase flow is a fluid medium in a rotary gas-liquid mixer and its flow process is highly uncertain. According to the structure, working principle and working environment of the rotary gas-liquid mixer, based on the theory of fluid dynamics and multiphase flow, the method of numerical calculation and analysis is used in this paper. The flow field characteristics of rotary gas-liquid mixer under different working conditions are studied. The following work has been accomplished: (1) aiming at the characteristics of no-load static condition of rotary gas-liquid mixer, the author defines several average velocities such as 0.1 m s -1 0.5 m s -1 and 1.0 m s -1, etc. The effect of the average flow velocity on the flow field of gas-liquid two-phase flow is studied and analyzed. The results show that the flow field changes from stratified flow to wave-like flow with the increase of flow velocity, and the more the velocity is, the more obvious the wave-like flow is. The farther the stratified region is from the inlet side of the mixer, the more the rotating speed of the rotating gas-liquid mixer is defined at different speeds, such as or min-1600r min-1n 1800 min-1 000r min-1. The effect of centrifugal inertial force on the flow field characteristics is studied and analyzed. The results show that the flow field characteristics of centrifugal inertial force increase with the increase of rotating speed. The internal flow field of the rotary gas-liquid mixer is gradually presented as "eccentric" axial flow, and the position of disappearance of the two-phase mixing state is gradually close to the inlet side .2) in view of the characteristics of the static loading condition of the rotary gas-liquid mixer, Considering the effect of cylinder block, the author defines several average velocities, such as 0.1m s -1 0.5 m s -1 and 1.0 m s -1, and studies the effects of cylinder block on the flow field characteristics of gas-liquid two-phase flow. The results show that the flow velocity increases with the increase of flow velocity. The flow pattern of gas-liquid two-phase flow is wave-like, and when it flows through the cylinder, the space of the basin decreases, and the beamlike jet and flow around the river basin appear. According to the working characteristics of rotating working conditions of the rotating gas-liquid mixer, the different rotational speeds of ormin-1600r-min-1 (1800r min-1N) 3000r min-1 are defined. The effect of centrifugal inertial force on the flow field under the action of cylinder block is studied. The results show that with the increase of rotational speed, the flow pattern appears as axial flow, and vortex street phenomenon appears under the action of cylinder block. According to the flow field state of gas-liquid two-phase flow under different working conditions, the mixing ratio of gas-liquid two-phase flow, the effect of flow field force and the distribution of pressure spectrum are analyzed. The specific gravity of liquid phase is an important factor affecting the flow field force effect, and the maximum force region of the mixer appears in the range of 卤60 掳at the bottom of the mixer. To sum up, the characteristics of gas-liquid two-phase flow field in rotary gas-liquid mixer under different working conditions are studied in this paper, and the numerical results are analyzed, the results show that, The numerical calculation method can be used to predict the transient flow pattern, force effect and pressure spectrum distribution of gas-liquid two-phase flow, which provides a reference for the design and improvement of radial air flotation support for rotary gas-liquid mixer. It is of great theoretical significance to further reveal the mechanism of flow field variation in rotary gas-liquid mixer.
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O359.1

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本文编号：1875255