鼓泡塔反应器气液两相流CFD数值模拟

对圆柱形鼓泡塔反应器内的气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,模拟的表观气速范围为0.02～0.30 m•s^-1; 模拟采用了双流体模型,并耦合了气泡界面密度单方程模型预测气泡尺寸,该模型考虑了气泡聚并与破碎对气泡尺寸的影响。液相湍流采用考虑气相影响的修正k-ε模型,两相间的动量传输仅考虑曳力作用。模拟获得了轴向气/液相速度分布、气含率分布、湍流动能分布以及气泡表面面积密度等,对部分模拟结果与实验值进行了定量比较,结果表明模拟结果与实验结果吻合较好。     

鼓泡塔内气液两相湍流实验研究

介绍了研究鼓泡塔气液两相流的实验装置、实验方法。液相用激光多普勒测速技术(LDV)测量,气相用粒子示踪测速技术(PIV)测量。实验表明,轴向液相速度的径向分布呈塔中心峰值、壁面附近倒流形式,且与气相表观速度大小有关,当液相表观速度一定时,随气相表观速度增大而愈加陡峭,返混也剧烈。当表观液速与表观气速之比小于19．6时,返混区总是存在,且返混区大小与高度有关：当表观液遣与表观气速之比大于19．6时,返混消失,含气率分布由塔中心峰值转向壁面峰值。径向液相速度既与气相表现速度有关又与位置高度有关,在塔底部呈现负值,这意味着向塔轴心方向流动。随着塔高增加。流动方向逐渐转变为向塔壁方向,且又有明显的峰值。     

气液两相单孔鼓泡过程的混沌分析

运用确定性混沌分析技术 ,研究了气液两相单孔鼓泡过程的混沌机理 .结果表明 ,单孔鼓泡过程是由周期及拟周期鼓泡通向混沌的 .鼓泡过程随气体流量增加可分为 3个动力学流区 :周期鼓泡区、混沌鼓泡区及喷射区 .     

鼓泡塔气液两相流不同曳力模型的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型对圆柱形鼓泡塔内气液两相流动进行了三维数值模拟. 通过UDF自定义程序对气相出口边界进行了速度修正,解决了模拟中自由区域内有漩涡的问题;分别使用单一气泡尺寸模型和群体平衡模型(PBM)计算气泡尺寸,并比较其对气含率分布的预测结果,分别采用Schiller-Naumann, Grace和Tomiyama曳力系数模型进行模拟. 结果表明,在全塔径均匀进气的简化条件下,单一气泡尺寸模型不适用,在合适的Hamaker数下,PBM模型中原用于颗粒计算的Abrahamson模型可计算气泡聚并速率;Tomiyama曳力模型耦合PBM模型可更好地描述塔内流动情况,并与文献值吻合良好. Schiller-Naumann模型所得平均气含率与实验值相差约40%,而Grace模型所得湍动耗散比Tomiyama的结果高14.5%,气含率分布与文献值相差16.3%.     

加压鼓泡塔反应器中气液两相流CFD数值模拟

对加压气液鼓泡塔反应器内的气液两相流进行了二维数值模拟,模拟的压力为0.5～2.0 MPa,表观气速为0.120～0.312 m/s;模拟采用了Euler-Euler模型,并耦合了气泡群平衡模型（PBM）预测气泡尺寸,该模型考虑了气泡聚并与破碎对气泡的影响。液相湍流采用标准k-ε模型,两相间的作用力只考虑曳力。模拟获得了局部气含率、局部气/液相时均轴向速度及其径向分布等数据,并与实验结果进行比较。结果表明,局部气含率、局部气相速度模拟结果与实验结果吻合较好,局部液相速度径向分布特征模拟结果与文献结果相符。     

气－液两相湍流流动的双流体模型与模拟

按双流体模型的基本思想，分别将鼓泡流中的气液两相视作连续介质，用Ｅｕｌｅｒｉａｎ坐标系中多流体模型统一描述两相各自的运动，提出包括气相（气泡）湍动动能及其耗散率的ｋ＿１－ε＿１－ｋｂ－ε＿ｂ两相湍流模型。以鼓泡塔内两相湍流流动为例进行的数值模拟结果表明：预报结果与实测数据符合良好，在预示湍流输运性质上较之已有模型有明显改进。为鼓泡流研究提供了一种新的途径。     

气液两相流流经环形狭缝通道的流动特性

引言动力、能源、石油化工等领域中广泛应用着各类管壳式换热器,此类换热器的管子与折流板之间、折流板与壳体之间在制造与装配中存在着一定的间隙。这些间隙对壳侧的压降及换热系数有较大影响。对于单相流体,这些间隙产生的泄漏量可占总流量的15％～60％~［1～4]．根据文献报道~［5],大约有50％以上的管壳式换热器涉及气液两相流,迄今为止对气液两相流体流经环形狭缝通道的流动特性研究尚未见有文献报道．本文在水平放置环形狭缝通道中,对空气一水两相混合物流经3种不同间隙环形狭缝通道的流动特性进行了研究,并应用分相模型提出了计…     

水平管道气液两相流动态特性模型的研究

研究了低频脉动情况下应用均相模型法和分相模型法对水平直管段气液两相流动进行集中参数分析的方法。理论分析表明：管段固有频率主要决定于管段长度及 液两相流的空隙率等参数,与管段截面积的关系不大。实验证实了在层状流情况下上述结论是正确的,因而通过对其固有频率的测试有可能实现空隙率的测量。     

气液两相单孔鼓泡流体动力学行为混沌预测

应用混沌预测方法 ,对气液两相单孔鼓泡系统的压力波动时间序列进行了短期预测 .结果表明 ,混沌预测方法是预测气液两相鼓泡系统压力波动等流体动力学行为的有效新途径 .     

双气泡相群平衡模型模拟鼓泡塔气液两相流

基于对鼓泡塔气泡行为的现有认识,把气泡分成大、小气泡. 首次建立了完整的双气泡相群平衡模型(TBPBM),以预测气泡尺寸,并耦合TBPBM与CFD双流体模型对D=440 mm鼓泡塔进行数值模拟,获得了气泡尺寸体积概率分布、时均气含率与液相速度径向分布、大小气泡相尺寸分布,对部分模拟结果与实验值及文献模拟结果进行了比较. 结果表明,TBPBM-CFD模型预测的时均气含率和液相速度分布与实验结果吻合最好,较SBPBM、平均气泡尺寸模型的模拟结果有明显改善. 与实验值相比,TBPBM模型的整体气含率模拟误差为5.7%,而SBPBM模型和平均气泡尺寸模型的误差分别为27.2%和17.3%.     

偏心进气式鼓泡反应器内气液流动的大涡模拟

采用气液两相流动的欧拉-欧拉大涡模拟,研究了偏心进气式鼓泡塔内气液两相湍流流动。模拟结果表明：气泡流的运动与气含率的分布与试验结果吻合良好,得到了气液两相湍流瞬态结构形成和演变过程;增大气速使涡结构剧烈变化,液体粘度增高限制了旋涡尺度的发展,反应器高径比减小使涡数量减少。     

COMSOL Multiphysics有限元软件数值模拟气液两相流的可行性研究

在多相流实验管路系统中,设计向上30°倾斜管道中气液两相流的实验方案和流程,进行气液两相流流型实验研究,并绘制气液两相流流型图。再利用COMSOL Multiphysics软件,对向上30°倾斜管中气液两相流中不同时刻的体积分数进行数值模拟研究,验证COMSOL Multiphysics应用于气液两相流的可行性。结果表明采用COMSOL Multiphysics软件数值模拟向上倾斜管道中气液两相流流型的分析结果与室内实验法结果基本一致,可信程度较高,可作为分析气液两相流流型的主要方法之一。     

反应器类型对流动影响的数值模拟

在油-氢气体系中使用欧拉-欧拉双流体模型考察了温度703.15 K和压力11 MPa下气升式环流反应器和鼓泡床反应器对气液两相流动的影响. 结果表明,环流反应器中气含率和轴向液速沿导流筒径向存在突增现象,环流反应器中气含率在径向0~0.5和0.75~1时明显大于鼓泡床反应器,在径向0.5~0.75处前者的平均气含率比后者高约6%;环流反应器中上升管内环流液速明显大于鼓泡床反应器,且在下降区有所增强,环流反应器平均轴向液速比鼓泡床反应器高约21%;反应器尺寸较小时环流反应器和鼓泡床反应器的流动特性相差不大,反应器体积放大过程中前者的流动特性优于后者的趋势逐渐明显.     

底吹气连铸中间包内气液两相流的数值模拟

以宝钢集团梅山钢厂1台连铸中间包为原型,进行底吹气中间包水模型研究. 实测结果表明,底吹气在中间包内形成"鼓泡流"形式的流动结构;"鼓泡流"的形成一方面能够破坏中间包内"层流"形式的短路流动,增强混合,另一方面能在中间包内形成"气幕挡墙",有利于夹杂物去除. 针对中间包内气-液两相"鼓泡流"特征,建立了底吹气中间包内气-液两相欧拉多流体模型,模型中考虑了气泡的存在对湍流增强的影响,考虑了相间滑移、气泡浮力及湍流分散力. 采用所建立的模型对底吹气中间包内气液两相流动和混合特性进行了模拟和分析,结果与水模型实测结果一致.     

气液两相鼓泡塔流区及其过渡的混沌分析

应用确定性混饨分析技术,以气液两相鼓泡塔内的压力波动时间序列为分析对象,系统研究了鼓泡塔系统的混饨特性．结果表明,鼓泡塔内气液两相流动系统为混饨动力学系统,混饨特征参数最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数、Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ熵和关联维数Ｄ２等可以有效地表征鼓泡塔的流区及其过渡．混沌分析为定量判别鼓泡塔的流区及其过渡提供了新途径．操作条件对鼓泡塔内气液两相流动的混沌特性影响显著,表现为混沌特征参数值随表观气速增加而增加,随表观液速增加而减小,但是,混沌特性随空间位置的变化不显著．     

Rushton桨搅拌槽中气液两相流动的全流场数值模拟

The gas-liquid flow field in a stirred tank with a Rushton disk turbine,including the impeller region,was numerically simulated using the improved inner-outer iterative procedure.The characteristic features of the strirred tank,such as gas cavity and accumulation of gas at the two sides of wall baffles,can be captured by the simulation.The simulated results agree well with available experimental data.Since the improved inner-outer iterative algorithm demands no empirical formula and experimental data for the impeller region,and the approach seems generally applicable for simulating gas-liquid stirred tanks.     

基于ANSYS的气/液两相流电容相关流速测量仿真研究

以气/液两相流互相关测量系统为研究对象,采用MATLAB建模仿真方法,研究由电容传感嚣构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理.并针对电容传感器的"软场"特性,利用ANSYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系,采用Monte-Carlo方法建立气/液两相流流动模型,研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型"以及速度...     

Effects of Orifice Orientation and Gas-Liquid Flow Pattern on Initial Bubble Size

In many gasliquid processes, the initial bubble size is determined by a series of operation parameters along with the sparger design and gasliquid flow pattern. Bubble formation models for variant gasliquid flow pat terns have been developed based on force balance. The effects of the orientation of gasliquid flow, gas velocity, liquid velocity and orifice diameter on the initial bubble size have been clarified. In ambient airwater system, thesultable gasllquid flow pattern is important to obtain smaller bubbles under the low velocity liquid crossflow con ditions with stainless steel spargers. Among the four types of gasliquid flow patterns discussed, the horizontal orifice in a vertically upward liquid flow produces the smallest initial bubbles. However the orientation effects of gas and liquid flow are found tobe insgnifican whenliq.uid velocity is.higher than. 3.2 m;sa or theorifice diameter is small enough.