气泡穿越固液两相过程中颗粒运动分布规律研究

发布时间：2024-06-05 01:54

　　在化工、环境、能源、工业、石油等领域广泛存在气泡穿越固液两相流动过程。在该过程中,气泡作用下的颗粒运动和分布(沉降、悬浮、夹带)很大程度上决定了固液分离效率和设备参数,但由于该过程是一个非稳态、多尺度的复杂多相流动过程,关于其流动机制与颗粒分布规律的研究十分有限,因此本文以气泡穿越固液两相过程作为研究对象,采用数值模拟的方法对气泡穿越固液两相流动过程中气泡的运动和颗粒的运动分布规律进行理论研究,揭示该流动过程以及颗粒的分布规律;分析不同粒径下单、双气泡以及气泡群的运动及其对颗粒运动和分布的影响,以期加深对该过程气液固三相流动分布特征的认识、完善优化现有的多相流动相关设备,并且为新型多相流设备的开发提供理论基础。本文建立了CFD-DPTM-VOF三相流动模型,该模型将Euler和Lagrange方法相结合,将流体视为连续相,对气液界面的追踪采用VOF模型;将分散相颗粒视为离散相,对颗粒的跟踪计算采用确定性颗粒轨道模型(DPTM),在Fluent15.0和Visual Studio2013平台上对气泡穿越固液池的颗粒-液体-气体三相流动过程进行数值模拟。在模拟过程中,首先验证了网格的独立性...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 多相流动研究现状
        1.2.1 气液固三相流动数值模拟研究现状
        1.2.2 气泡穿越固液两相过程研究现状
        1.2.3 研究现状的总结
    1.3 主要研究工作
        1.3.1 研究目的及意义
        1.3.2 论文研究内容
        1.3.3 研究方法及技术路线
        1.3.4 研究创新点
2 数值模拟平台的建立
    2.1 物理模型建立及基本假设
    2.2 三相流动数学模型的建立
        2.2.1 气液两相数学计算模型
        2.2.2 固相颗粒数学计算模型
    2.3 测量参数确定、计算条件与求解方法
    2.4 网格划分及无关性分析
    2.5 模型及其算法的验证
    2.6 本章小结
3 单/双气泡作用下颗粒运动及其夹带规律研究
    3.1 未受气泡扰动时不同粒径颗粒的运动情况
    3.2 单气泡的颗粒夹带及其运动分布规律
        3.2.1 单气泡作用下颗粒夹带演变过程
        3.2.2 颗粒粒径对颗粒夹带规律的影响
        3.2.3 气泡直径对颗粒浓度分布的影响
    3.3 双气泡的颗粒夹带及其运动分布规律
        3.3.1 双气泡作用下颗粒夹带演变过程
        3.3.2 颗粒粒径对颗粒夹带规律的影响
        3.3.3 不同气泡直径对颗粒浓度分布的影响
        3.3.4 不同气泡排列方式对颗粒浓度分布的影响
    3.4 本章小结
4 气泡群作用下颗粒运动分布规律研究
    4.1 未受气泡群扰动时不同粒径颗粒的运动情况
    4.2 气泡群的颗粒夹带及其运动分布规律
        4.2.1 气泡群作用下颗粒夹带演变过程
        4.2.2 颗粒粒径对颗粒夹带规律的影响
        4.2.3 入口气速对颗粒夹带规律的影响
    4.3 固液悬浮液中气泡群扰动下的颗粒运动分布
        4.3.1 气泡群扰动下固液悬浮液中颗粒运动演变过程
        4.3.2 固液悬浮液中不同粒径颗粒运动分布规律
        4.3.3 入口气速对固液悬浮液中颗粒运动分布的影响
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3989482