垂直上升管內(nèi)氣液兩相流的三維仿真與實驗研究.pdf

1、當(dāng)流體流過一非流線型物體時，在一定條件下漩渦會形成渦街，兩相流渦街的形成與脫落除了與雷諾數(shù)有關(guān)，還與含氣率有很大聯(lián)系。兩相流研究的一個基本課題是判斷流動形態(tài)及其相互轉(zhuǎn)變，另一個基本課題，是關(guān)于分散相在連續(xù)相中的運動規(guī)律及其對傳遞和反應(yīng)過程的影響。
　　 隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)值仿真也得到了相應(yīng)的發(fā)展，成為分析和解決問題的強(qiáng)有力和用途廣泛的工具。作為數(shù)值仿真的一個分支，計算流體動力學(xué)(CFD)也在最近的幾十年時間里獲得了長足

2、的發(fā)展，廣泛的應(yīng)用于流體及多相流參數(shù)的測量，而且具有較高的可靠性和可信度。
　　 在參閱了大量的國內(nèi)外有關(guān)氣液兩相流、流場實驗技術(shù)、數(shù)值計算技術(shù)等相關(guān)文件的基礎(chǔ)上，選用梯形柱為漩渦發(fā)生體，構(gòu)造了流場的三維結(jié)構(gòu)。
　　 本論文的研究目的在于，在已有的研究成果的基礎(chǔ)上，通過采用氣液兩相流的實驗研究和數(shù)值仿真相接合的方法，探索流場中氣泡、液體兩相湍流瞬態(tài)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生機(jī)理及其相互作用。主要完成了以下工作：
　　 1、從理論

3、上分析了渦街的脫落頻率，和影響脫落頻率的主要因素。
　　 2、根據(jù)經(jīng)典理論，以雷諾平均N-S方程為控制方程，大渦模型為湍流模型，建立氣液兩相流的三維流場模型。
　　 3、進(jìn)行了純水實驗，并將根據(jù)實驗數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行比對，仿真結(jié)果與實驗平均相對誤差小于5％，最小誤差達(dá)到2.4％，表明模型對流場的模擬可信。
　　 4、運用驗證后模型，對低含氣率下兩相流進(jìn)行仿真，并將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果驗證，該模型最大相對誤差小于8％