Numerical simulation and investigation of single CO2 bubble behavior in ionic liquids.pdf

1、鼓泡塔是一種用于處理多相流體系的反應(yīng)器，由于它優(yōu)良的傳質(zhì)、傳熱和易操作性，在化學(xué)工業(yè)中被廣泛使用。然而，氣泡在鼓泡塔中的運(yùn)動行為是改善高粘度高密度等復(fù)雜體系的關(guān)鍵因素。
　　本課題分為兩部分進(jìn)行研究。第一部分應(yīng)用歐拉多相流模型模擬空氣-水體系，所模擬的三維鼓泡塔模型中水作為第一相，空氣作為第二相。本課題中，湍流模型采用k-ε模型。初始模擬條件的設(shè)定包括了應(yīng)用在相間耦合的諸如虛擬質(zhì)量、曳力和浮力等封閉模型。本課題的目的是預(yù)測不同操作

2、條件和受空速影響的流體軸向速度流場，同時也研究了鼓泡塔的分離系數(shù)和氣體分布器。在研究鼓泡塔中單個氣泡在靜止液體中的流體力學(xué)性能，可以為鼓泡塔的設(shè)計(jì)提供有效參考。對鼓泡塔設(shè)計(jì)和放大有著重要影響的的各種關(guān)鍵參數(shù)可以在前人的研究工作中獲得。多年來，鼓泡塔因其優(yōu)良的性能和廣泛的用途吸引了眾多研究者的注意。本研究以CFD模擬軟件FLUENT16.0為工具，模擬了2D鼓泡塔中單個氣泡在靜止離子液體中的流動行為。本文首先構(gòu)建了鼓泡塔幾何模型，然后在G

3、AMBIT2.3.1完成網(wǎng)格劃分，結(jié)合水平集方法建立了VOF多相流模型。為了驗(yàn)證模型的可靠性，將本研究中的模擬算例與文獻(xiàn)中空氣和水體系進(jìn)行對比，其氣泡上升速度與已發(fā)表結(jié)果一致。在上述模型建立的基礎(chǔ)上，本文建立了二氧化碳?xì)馀莺蛢煞N離子液體（[Bmim][BF4]和[Bmim][PF6]）的多相流體系，對氣泡大小，液體粘度和鼓泡塔寬度等多種因素對氣泡上升速度的影響進(jìn)行了對比研究。在本研究中，單個氣泡是以打補(bǔ)丁的方法賦予初始狀態(tài)，而不是賦予氣