單孔浸沒式頂吹氣液攪拌的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringExperimentalandNumericalSimulationResearchontheGas—LiquidStirringCharacteristicsofImmersionTopBlownfromSingleOrificeMasterCandid

2、ate：Major：Supervisor：WeiLuMechanicalEngineeringProfXingdongWangWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430081，PRChinaMay，2016摘要?dú)怏w通過頂部浸沒管噴吹進(jìn)入液體，形成氣泡攪動(dòng)液相，影響流場(chǎng)的現(xiàn)象十分普遍，常見于冶金、化工、生物等領(lǐng)域。通過氣體噴吹，能夠帶來諸如各成分充分混勻、容器內(nèi)溫度分布均勻和夾雜

3、物去除等一系列有利效果。因此，對(duì)浸沒式頂吹的氣液流場(chǎng)攪拌規(guī)律進(jìn)行深入研究對(duì)于指導(dǎo)工業(yè)中的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)具有重要意義。本文在現(xiàn)有氣液噴吹攪拌研究的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬的方法研究了單孑L浸沒式頂吹的流場(chǎng)攪拌規(guī)律。所做工作不僅可以為相應(yīng)的氣液兩相噴吹攪拌評(píng)價(jià)體系提供具有普適性的理論與方法支撐，而且也能為工業(yè)生產(chǎn)提供一定的基礎(chǔ)技術(shù)支持。主要的研究工作如下：(1)建立了本文單孔浸沒式頂吹氣液攪拌的實(shí)驗(yàn)研究模型，搭建了單孔浸沒式頂吹水模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，

4、利用高速相機(jī)進(jìn)行拍攝記錄。獲得了多種進(jìn)氣量、噴管插入深度等條件下連續(xù)的圖片，進(jìn)行了基于攪拌功的氣泡脫離尺寸統(tǒng)計(jì)與分析。(2)提出了在不借助專業(yè)儀器且能準(zhǔn)確、全面量化液相攪拌效果的前提下，根據(jù)對(duì)水模實(shí)驗(yàn)所得的連續(xù)圖片，進(jìn)行基于圖片分塊策略和NCC算法的相似度的特征計(jì)算方法，并運(yùn)用該方法研究了不同工況下單孔浸沒式頂吹對(duì)流場(chǎng)的攪拌效果。(3)針對(duì)單孔浸沒式頂吹攪拌水模實(shí)驗(yàn)的原型結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了三維數(shù)值建模及仿真，對(duì)水模實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)部的流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)