鼓泡反應(yīng)器瞬態(tài)性能的數(shù)值模擬研究.pdf

1、鼓泡反應(yīng)器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的一類反應(yīng)器,但由于其設(shè)計(jì)與放大困難,因此對(duì)其內(nèi)部氣液兩相瞬態(tài)流動(dòng)特性的考察日益成為研究的熱點(diǎn).隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的出現(xiàn)與發(fā)展為氣液兩相流領(lǐng)域的研究提供了強(qiáng)有力的手段.特別是近幾年發(fā)展起來(lái)的大渦模擬模型(Large Eddy Simulation,LES),由于可以捕捉到流場(chǎng)內(nèi)各相很強(qiáng)的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)信息而倍受關(guān)注.該論文在多

2、相流體力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,借鑒前人模擬研究的成功經(jīng)驗(yàn),以中心進(jìn)氣式及偏心進(jìn)氣式的氣液鼓泡反應(yīng)器為研究對(duì)象,在歐拉-歐拉坐標(biāo)內(nèi)選用LES作為湍動(dòng)模型對(duì)氣液鼓泡反應(yīng)器內(nèi)表征流體力學(xué)特性的參數(shù)進(jìn)行考察.以LES作為湍動(dòng)模型模擬捕捉到了鼓泡塔內(nèi)任一位置處流體在任一時(shí)刻的速度波動(dòng),由此獲得流體速度高頻脈動(dòng)的細(xì)節(jié).中心及偏心進(jìn)氣式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)的氣含率分布及氣泡流運(yùn)動(dòng)形式與Buwa、Sokolichin和Becker等報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,說(shuō)明LES

3、作為湍動(dòng)模型在研究鼓泡塔內(nèi)氣液瞬態(tài)流動(dòng)方面具有較高的可靠性.速度矢量分布反映了流場(chǎng)內(nèi)精細(xì)的瞬態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu),渦結(jié)構(gòu)的演變及渦量的分布說(shuō)明了流動(dòng)結(jié)構(gòu)主要受大渦團(tuán)影響.對(duì)中心進(jìn)氣式鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)進(jìn)行模擬還發(fā)現(xiàn)利用時(shí)均化的湍動(dòng)模型進(jìn)行模擬不能反映流場(chǎng)內(nèi)氣泡流真實(shí)的瞬態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu);液體的高粘度對(duì)旋渦尺度發(fā)展具有限制作用;增大進(jìn)口氣速使流場(chǎng)內(nèi)渦量分布具有更大的不均衡性;而減小氣泡尺寸可使能量分布更加均勻,從而提高反應(yīng)器內(nèi)傳熱傳質(zhì)效率.利用