攪拌釜反應器內(nèi)流體流動的CFD數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌釜在造紙、化工、石化、制藥、食品加工和生物化工等領域有著廣泛的應用。反應器內(nèi)單相和多相流體流動都很復雜，而在反應器的放大和設計中，研究者多采用一些無因次全局參數(shù)和基于全局值的經(jīng)驗、半經(jīng)驗關聯(lián)式，對釜內(nèi)當?shù)亓黧w力學特性的研究還比較欠缺。針對這種情況，本文在計算流力學理論（CFD）的基礎上，對攪拌釜反應器內(nèi)的局部流動和分散特性進行了初步的數(shù)值研究。 在攪拌釜單相流模擬中考察了各向異性雷諾應力模型與各向同性湍流模型在速度場和湍動參

2、數(shù)上的預報能力，應用SIMPLEC算法求解壓力校正方程，對雷諾應力模型控制方程中的對流項采用二階中心差分格式，擴散項采用QUICK格式進行離散。分析并比較了影響流場計算結果的各種因素，認為湍動參數(shù)對離散格式較為敏感。分析顯示QUICK格式在收斂速度和精度上表現(xiàn)出色。計算表明雷諾應力模型在速度場和湍動場的預報上精度更高，并得到了雷諾應力模型所預測湍動參數(shù)、渦度、旋度和剪切速率等在釜內(nèi)的分布情況。 應用歐拉兩流體模型模擬攪拌釜氣液兩

3、相流，考慮了虛擬質(zhì)量力。通過考察不同曳力系數(shù)表達式對流場計算的影響，選取了合適的曳力作用模型。采用多重參考坐標法（MRF）描述擋板與攪拌槳之間的作用。對釜內(nèi)不同氣流量下氣含率的分布進行了定性及定量描述。計算表明模擬所得氣含率分布趨勢與實現(xiàn)數(shù)據(jù)相比具有較好的一致性。 應用拉格朗日粒子跟蹤技術（分散相模型）研究攪拌釜中氣泡的運動軌跡，對隨機軌道模型進行適當改進，給出氣泡的尺寸分布函數(shù)，考察了不同氣流量對氣泡濃度分布趨勢和液相速度場的