鼓泡反應(yīng)器瞬態(tài)性能的數(shù)值模擬研究.pdf

1、鼓泡反應(yīng)器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的一類反應(yīng)器,但由于其設(shè)計與放大困難,因此對其內(nèi)部氣液兩相瞬態(tài)流動特性的考察日益成為研究的熱點.隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的出現(xiàn)與發(fā)展為氣液兩相流領(lǐng)域的研究提供了強有力的手段.特別是近幾年發(fā)展起來的大渦模擬模型(Large Eddy Simulation,LES),由于可以捕捉到流場內(nèi)各相很強的瞬態(tài)運動信息而倍受關(guān)注.該論文在多

2、相流體力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,借鑒前人模擬研究的成功經(jīng)驗,以中心進氣式及偏心進氣式的氣液鼓泡反應(yīng)器為研究對象,在歐拉-歐拉坐標(biāo)內(nèi)選用LES作為湍動模型對氣液鼓泡反應(yīng)器內(nèi)表征流體力學(xué)特性的參數(shù)進行考察.以LES作為湍動模型模擬捕捉到了鼓泡塔內(nèi)任一位置處流體在任一時刻的速度波動,由此獲得流體速度高頻脈動的細節(jié).中心及偏心進氣式鼓泡反應(yīng)器內(nèi)的氣含率分布及氣泡流運動形式與Buwa、Sokolichin和Becker等報道的實驗結(jié)果吻合較好,說明LES

3、作為湍動模型在研究鼓泡塔內(nèi)氣液瞬態(tài)流動方面具有較高的可靠性.速度矢量分布反映了流場內(nèi)精細的瞬態(tài)流動結(jié)構(gòu),渦結(jié)構(gòu)的演變及渦量的分布說明了流動結(jié)構(gòu)主要受大渦團影響.對中心進氣式鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)的氣液兩相流動進行模擬還發(fā)現(xiàn)利用時均化的湍動模型進行模擬不能反映流場內(nèi)氣泡流真實的瞬態(tài)流動結(jié)構(gòu);液體的高粘度對旋渦尺度發(fā)展具有限制作用;增大進口氣速使流場內(nèi)渦量分布具有更大的不均衡性;而減小氣泡尺寸可使能量分布更加均勻,從而提高反應(yīng)器內(nèi)傳熱傳質(zhì)效率.利用