多孔錯(cuò)流射流噴射混合器的放大研究.pdf

1、Studyonthescale—upofthe1●●／■■●●■multi—orlIlCelmpingin2；transverse1etmixerA碭esisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterBYJIAHaiyanSupervisedbyAssociateProfessorLUOPeichengSchoolofChemistryandChemicalEng

2、ineeringSoutheastUniversityFebruary2014摘要摘要射流噴射混合器是實(shí)現(xiàn)液體快速混合的一類重要的噴射反應(yīng)器。本文首先利用面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)技術(shù)對(duì)噴射反應(yīng)器內(nèi)的液體快速混合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。以混合過(guò)程濃度場(chǎng)分布圖(包括時(shí)均圖和等值線圖)、離析度(10S)、90％混合時(shí)間(西o)、混合距離等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，詳細(xì)考察了多孔錯(cuò)流射流噴射混合器在設(shè)備尺寸放大和操作條件放大對(duì)混合過(guò)程的影響，揭示混合器在放大過(guò)程中的

3、科學(xué)規(guī)律。研究結(jié)果表明：在相同的操作條件下，通過(guò)傳統(tǒng)的設(shè)備放大思路，如將混合管徑放大，同時(shí)同比例增大射流孔的直徑或者增加射流孔的個(gè)數(shù)，混合過(guò)程的放大效應(yīng)較大，主要表現(xiàn)在混合距離和混合時(shí)間的延長(zhǎng)；當(dāng)混合器的結(jié)構(gòu)和尺寸保持不變、雷諾數(shù)恒定的情況下，增加速度比有利于混合的進(jìn)行；在速度比保持不變、在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，混合流體的雷諾數(shù)對(duì)混合過(guò)程的濃度場(chǎng)分布、混合距離影響較小，但是對(duì)混合過(guò)程的90％混合時(shí)間影響較大，隨著雷諾數(shù)的增大(相應(yīng)地，混合

4、流股的流動(dòng)速度較大)，混合時(shí)間逐漸變短，因此，可以通過(guò)同比例增大射流流股和主流流股的流量實(shí)現(xiàn)混合過(guò)程的放大。在PLIF實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，在雷諾時(shí)均NaVio卜Stocks方程(RANS)層面對(duì)混合過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，考察了不同的湍流模型如缸s模型、缸∞模型和ReynoldsStress對(duì)混合過(guò)程結(jié)果預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論方法相互印證，建立了基于標(biāo)準(zhǔn)加模型的數(shù)值模擬方法，考察了模型參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。利用建立的數(shù)值模擬方法，對(duì)多孔錯(cuò)流射

5、流混合過(guò)程的一種新的放大方法(即在放大過(guò)程中，將主流體通道的截面優(yōu)化為狹長(zhǎng)的扁通道)進(jìn)行深入研究，考察了射流小孔的排列方式和射流小孔的直徑對(duì)扁通道內(nèi)噴射混合特性的影響，研究結(jié)果表明：射流小孔正對(duì)排列的扁通道模型比射流小孔錯(cuò)位排列的扁通道模型內(nèi)的混合效果好：當(dāng)扁通道的截面積和寬度恒定時(shí)，射流小孔的個(gè)數(shù)和直徑存在最優(yōu)設(shè)計(jì)；相比于傳統(tǒng)的設(shè)備放大思路，采用扁通道放大思路，在放大過(guò)程中混合距離和混合時(shí)間基本不變，可用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的流體快速混合過(guò)