基于拉格朗日方法的脈沖篩板萃取柱數(shù)值模擬.pdf

1、脈沖篩板萃取柱是核工業(yè)中常用的乏燃料后處理設(shè)備之一,它的生產(chǎn)能力和萃取效率受到兩相流體流動特性的影響,其中分散相液滴的微觀運(yùn)動行為是關(guān)鍵影響因素之一。本文借助計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent模擬了不同操作條件下標(biāo)準(zhǔn)篩板萃取柱內(nèi)液滴直徑的變化趨勢,為以后脈沖篩板萃取柱的模型化和設(shè)計(jì)放大提供了新的有益的信息。
　　建立歐拉-拉格朗日坐標(biāo)系下的兩相流動方程?？紤]液滴運(yùn)動過程中所受的曳力、浮力、升力及壓力梯度,但不考慮液滴的聚并破碎行為,曳力

2、模型選用球形曳力模型(SchillerandNauman’sandNewton’s模型),選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙流體湍流模型,采用壓力-速度耦合求解器及SIMPLE離散算法對方程組進(jìn)行求解計(jì)算,得出兩相流速分布情況。并比較統(tǒng)一直徑和R-R(Rosin-Rammler)直徑分布下的分散相流速分布,分析兩種直徑分布下的兩相運(yùn)動狀態(tài)共通點(diǎn)和差別,之后比較不同操作條件下,具有R-R直徑分布的液滴直徑變化規(guī)律。
　　對液滴統(tǒng)一直徑2mm下的兩相湍

3、流方程進(jìn)行模擬求解,模擬結(jié)果表明,連續(xù)相速度受到分散相液滴的影響,特別是在中心軸線附近影響更為顯著。不同時(shí)刻液滴速度分布相類似,并沒有明顯的周期性變化。而停留時(shí)間的長短是與液滴速度大小呈現(xiàn)相反的變化。計(jì)算R-R粒徑分布下的兩相湍流控制方程,計(jì)算得出連續(xù)相受到注入液滴群的影響速度所發(fā)生的變化,連續(xù)相徑向速度分布較為均勻。又對某處液滴噴入后的速度變化、停留時(shí)間分布進(jìn)行了探討,入射面中心注射的不同液滴運(yùn)動速度不同,產(chǎn)生了徑向擴(kuò)散效應(yīng),尺寸越小

4、的液滴越容易發(fā)生徑向擴(kuò)散,液滴速度分布云圖顯示大液滴較容易碰到壁面而被壁面吸收。而靠近壁面處的點(diǎn)(-0.05,-0.03)m處不同液滴群的停留時(shí)間分布表明大直徑液滴的停留時(shí)間比小液滴停留時(shí)間要短,其中2mm直徑的停留時(shí)間與統(tǒng)一液滴直徑2mm時(shí)的液滴最大停留時(shí)間一致。對不同操作條件下液滴的直徑變化趨勢進(jìn)行了模擬分析。分析結(jié)果表明,液滴直徑隨著連續(xù)相速度增大不斷減小,隨著分散相速度增大不斷減小;隨著脈沖速度增大不斷減小。并采用origin對