多孔錯流射流噴射混合器的放大研究.pdf

1、Studyonthescale—upofthe1●●／■■●●■multi—orlIlCelmpingin2；transverse1etmixerA碭esisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterBYJIAHaiyanSupervisedbyAssociateProfessorLUOPeichengSchoolofChemistryandChemicalEng

2、ineeringSoutheastUniversityFebruary2014摘要摘要射流噴射混合器是實現(xiàn)液體快速混合的一類重要的噴射反應(yīng)器。本文首先利用面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)技術(shù)對噴射反應(yīng)器內(nèi)的液體快速混合進(jìn)行實驗研究。以混合過程濃度場分布圖(包括時均圖和等值線圖)、離析度(10S)、90％混合時間(西o)、混合距離等為評價指標(biāo)，詳細(xì)考察了多孔錯流射流噴射混合器在設(shè)備尺寸放大和操作條件放大對混合過程的影響，揭示混合器在放大過程中的

3、科學(xué)規(guī)律。研究結(jié)果表明：在相同的操作條件下，通過傳統(tǒng)的設(shè)備放大思路，如將混合管徑放大，同時同比例增大射流孔的直徑或者增加射流孔的個數(shù)，混合過程的放大效應(yīng)較大，主要表現(xiàn)在混合距離和混合時間的延長；當(dāng)混合器的結(jié)構(gòu)和尺寸保持不變、雷諾數(shù)恒定的情況下，增加速度比有利于混合的進(jìn)行；在速度比保持不變、在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，混合流體的雷諾數(shù)對混合過程的濃度場分布、混合距離影響較小，但是對混合過程的90％混合時間影響較大，隨著雷諾數(shù)的增大(相應(yīng)地，混合

4、流股的流動速度較大)，混合時間逐漸變短，因此，可以通過同比例增大射流流股和主流流股的流量實現(xiàn)混合過程的放大。在PLIF實驗研究的基礎(chǔ)上，在雷諾時均NaVio卜Stocks方程(RANS)層面對混合過程進(jìn)行數(shù)值模擬，考察了不同的湍流模型如缸s模型、缸∞模型和ReynoldsStress對混合過程結(jié)果預(yù)測的準(zhǔn)確性，實驗結(jié)果與理論方法相互印證，建立了基于標(biāo)準(zhǔn)加模型的數(shù)值模擬方法，考察了模型參數(shù)對結(jié)果的影響。利用建立的數(shù)值模擬方法，對多孔錯流射

5、流混合過程的一種新的放大方法(即在放大過程中，將主流體通道的截面優(yōu)化為狹長的扁通道)進(jìn)行深入研究，考察了射流小孔的排列方式和射流小孔的直徑對扁通道內(nèi)噴射混合特性的影響，研究結(jié)果表明：射流小孔正對排列的扁通道模型比射流小孔錯位排列的扁通道模型內(nèi)的混合效果好：當(dāng)扁通道的截面積和寬度恒定時，射流小孔的個數(shù)和直徑存在最優(yōu)設(shè)計；相比于傳統(tǒng)的設(shè)備放大思路，采用扁通道放大思路，在放大過程中混合距離和混合時間基本不變，可用于實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的流體快速混合過