射流混合器的流場分析及結構優(yōu)化.pdf

1、為解決大型工業(yè)裝置中兩股氣體在有限空間及短時間內快速混合的問題，本文設計了一種射流混合器，并采用CFD技術對乙苯與水蒸汽快速混合的射流混合器中三維流場與氣-氣混合過程進行了數值模擬，最后結合射流理論對速度場、壓力場、湍動能及混合效果進行了分析。 本文主要研究成果和結論如下： 1．建立物理上合理、計算上可行的射流混合器模擬的數學模型。本文借助商用軟件平臺優(yōu)勢，分別采用多種湍流模型即標準k-ε、RNGk-ε、Realizab

2、le k-ε模型，對文獻中的射流混合器進行模擬計算，并將各種模型所得到的結果與實驗結果進行比較，按照與實驗值相符、收斂速度快、流場分布合理的原則，得出標準k-ε湍流模型可用來模擬射流混合器內的復雜流動過程。 2．通過模擬了幾種不同形式混合器的流動過程，得出適合實際運用的混合器。本文針對混合器內構件側壁傾斜不同的角度，分別建立了三種混合器幾何模型，比較其速度矢量場、湍動能及混合濃度的變化情況，指出側壁傾斜11．4°的混合器可達到較

3、好的混合效果。 3．探討了各種參數對混合器混合質量的影響規(guī)律。本文對影響混合器混合質量的各種參數：動量比Ms/Mb、開孔直徑d、開孔面積S及混合長徑比L/D等分別進行探討，在此基礎上建立了一個經驗模型，用于指導射流混合器結構設計，而且得出了本文所研究的射流混合器側壁最佳開孔直徑d、開孔面積S。 4．比較側壁最佳開孔情況下的混合器在不同動量比下的壓力降和湍動能分布，結合收斂情況，可選擇合適的動量比Ms/Mb約為0．57～2