| 题名 | 搅拌槽气液两相流体力学性能的大涡模拟研究 |
| 作者 | 张艳红 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-28 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 毛在砂 |
| 关键词 | 大涡模拟 搅拌槽 气－液两相流 两流体模型 强旋流修正 Dynamic亚格子模型 内外迭代法 |
| 其他题名 | Large Eddy Simulation of Gas-Liquid Flow in a Stirred Tank |
| 学位专业 | 化学工程 |
| 中文摘要 | 搅拌槽是广泛应用于化工、环境工程及溶剂萃取等工业领域的反应器及混合设备之一，对搅拌槽内流体力学特性的研究对于反应器的放大和设计具有非常重要的意义。大涡模拟的出现为湍流的数值模拟开拓了广阔的前景。 本文采用改进的内外迭代法对有挡板的Rushton桨搅拌槽进行了大涡模拟计算，桨区用旋转非惯性系坐标，无需特殊处理。湍流模型分别采用Smagrinsky 和dynamic大涡模拟亚格子模型。计算得到的各速度矢量和湍流动能与Wu & Patterson的实验数据比较吻合的较好，尤其是轴向速度和湍流动能比k-ε模型的结果有很大的改善。可以发现搅拌槽内的流动非常复杂，包括大大小小的涡团，并且槽内的流场是不对称的。计算结果表明：内外迭代法和大涡模拟结合完全可以得到很好的结果。相平均后的各速度矢量与实验值吻合很好。 考虑搅拌槽内的流体流动具有强烈的旋流，所以在气液两相k-ε模型方程中引入强旋流修正。本文在孙海燕提出的强旋流修正的基础上从理论和模型两个方面进行了完善以后应用于标准Rushton桨气液两相搅拌槽的数值计算。结果表明：旋流修正的效果非常好，旋流修正对气含率的影响尤为突出；无论是从理论分析还是计算结果的角度，本文所采用的方法都优于从前被广泛应用的Launder的修正方法。 尽管大涡模拟模拟单相体系已经非常成功，然而涉及到两相体系的研究仍然很少。本文采用Euler-Euler观点对三维搅拌槽内气液两相流动建立控制方程，然后用大涡模拟湍流模型封闭模型方程。给出了不同时刻气液两相的瞬时及时均流场矢量图，从而可以更细致的了解搅拌槽内流场的流动细节。将大涡模拟计算得到的速度值、气含率分布值和文献中的实验值、旋流修正k-ε模型计算的结果进行了比较发现：大涡模拟得到的结果和实验值吻合得最好。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 140 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/995]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张艳红. 搅拌槽气液两相流体力学性能的大涡模拟研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2007. |
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