旋轉(zhuǎn)液膜反應器內(nèi)流體流動的動力學研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)液膜反應器是一個以同軸旋轉(zhuǎn)圓臺為基本模型的微化學反應器，圓臺間隙內(nèi)充滿了不可壓縮的粘性流體。對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺內(nèi)的流體流動研究到目前已有20余年。目前針對不同初始條件和邊界條件對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺內(nèi)流體流動的影響已有很多研究成果，不過這些研究成果大多是通過實驗研究與觀察得到的，而對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺的理論分析成果相對較少。
　　 本文完善了同軸旋轉(zhuǎn)圓臺的數(shù)學模型。通過采用兩種不同的無量綱化方法推導出了雷諾數(shù)Re兩種不同的表達形式。分別用這兩

2、種Re的表達式計算旋轉(zhuǎn)液膜反應器在不同條件下的雷諾數(shù)值，通過數(shù)值與實驗對比表明Re=dR1Ω1/v這種表達形式更為合理。對N-S方程進行的無量綱化和邊界條件齊次化處理，不僅簡化了方程和邊界條件，而且雷諾數(shù)Re的引入，將四維的問題轉(zhuǎn)化為一維的問題，為之后對參數(shù)尺寸不同的圓臺裝置進行理論研究和數(shù)值計算對比提供了衡量標準。
　　 對上小下大裝置（記為CG1裝置）和上大下小裝置（記為CG2裝置）內(nèi)的流體流動進行了數(shù)值模擬計算。闡述了上小

3、下大裝置中Taylor渦的產(chǎn)生過程并給出圓臺內(nèi)流體的流線圖。另外還從沿z軸方向和沿半徑r方向兩個不同的角度對比了兩種裝置的壓力分布。結(jié)果顯示:在小雷諾數(shù)Re時，上小下大裝置和上大下小裝置沿z軸方向的壓力分別呈線性遞減和線性遞增兩種趨勢，并且這種變化率均隨著Re的增大而增大。通過對沿著半徑r方向的壓力值進行非線性擬合，發(fā)現(xiàn)上小下大裝置和上大下小裝置中的壓力在半徑r方向均呈拋物性增長。
　　 針對半徑上小下大的CG1裝置，對比分析了