立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器流場的粒子速度影像分析及數(shù)值模擬.pdf

1、本課題旨在對立式循環(huán)撞擊流流場進(jìn)行理論研究,建立撞擊流模型,以及對撞擊流進(jìn)行粒子速度影像分析。
　　撞擊流是一種新型的高效強(qiáng)化混合的反應(yīng)器,它具有一般反應(yīng)器沒有的特性,比如說強(qiáng)化相間傳遞,深化微觀混合,目前得到了眾多專家學(xué)者的關(guān)注及研究。
　　流場的測量的設(shè)計(jì)工業(yè)裝置和放大的條件之一,因此,準(zhǔn)確測量撞擊流的流場為立式循環(huán)撞擊流設(shè)計(jì)放大并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化提供有力的數(shù)據(jù),本文中建立了先進(jìn)的雙光源PIV流場測量系統(tǒng),將流場的具體情景記錄

2、在高速CCD相機(jī)內(nèi),通過高性能計(jì)算機(jī)對其結(jié)果進(jìn)行分析。然后,再用Ansys公司CFX流場軟件對撞擊流的過程進(jìn)行模擬,其模擬的步驟可分為幾何造型,網(wǎng)格劃分,前處理,求解器,后處理。
　　通過模擬計(jì)算與實(shí)體測量,本論文得出如下結(jié)論:
　　在轉(zhuǎn)速分別為400,800和1200r/min下,正確建立了撞擊流的數(shù)學(xué)模型以及對其進(jìn)行PIV的初步測量。分析快捷方便,計(jì)算結(jié)果比較可靠,符合實(shí)際工程情況。在對模擬和測量的結(jié)果分析中,可以從速度

3、流場圖中可以證明駐面的存在。撞擊面邊緣存在滯流區(qū)即在駐面附近形成兩對漩渦。在考慮重力因素的影響下,流體在撞擊面的流動(dòng)狀態(tài)依然關(guān)于撞擊面基本上軸對稱,成鏡像分布。這說明,重力因素對立式撞擊流在高速撞擊的效果影響可以忽略不計(jì)。從模擬的結(jié)果可見,最大速度出現(xiàn)在導(dǎo)流筒入口處。說明了導(dǎo)流筒有牽引和限制流體流動(dòng)方向的作用,因此可以極大的發(fā)揮撞擊流在混合方面的優(yōu)勢。還可以發(fā)現(xiàn),從導(dǎo)流筒出口處的流速分布是階梯性的,因此假設(shè)從導(dǎo)流筒流出的流體近似為平推流

4、不大符合實(shí)際工況。隨著流體向撞擊面運(yùn)動(dòng),軸向的流速迅速下降,至撞擊面處流速較低,其原因是流體的軸向速度轉(zhuǎn)化為徑向速度后沿壁面進(jìn)行流動(dòng)。PIV檢測的結(jié)果表明,CFD軟件對撞擊流的模擬比較符合實(shí)際情況。計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,該實(shí)驗(yàn)方法是可行的。鑒于撞擊流反應(yīng)器本身的特點(diǎn)與優(yōu)勢,它的推廣應(yīng)用具有很大的實(shí)際意義。此外,對于沒有條件做PIV的學(xué)者來說,只要CFD類軟件的建模,條件越接近真實(shí),結(jié)果越符合實(shí)際情況。所以,CFD也可以使我們更好