搅拌槽内多相流动数值模拟研究进展

综述了过程工业中广泛应用的搅拌槽反应器内多相流动数值模拟研究的进展.讨论多相湍流模型、相间作用力模型及搅拌桨处理方法等重要的数值模拟技术和方法,并对有关的计算模型进行了比较分析.针对搅拌槽内的各种多相体系,论述了不同研究者在桨区处理、相间动量传递描述和分散相的引入对体系湍流特性影响等方面的模拟方法并对结果作了比较.提出了需要进一步深入研究的课题.     

铝电解槽内铝液电磁搅拌流动的数值模拟

应用标准k–e双方程模型与低雷诺数Jones–Launder k–e模型分别对3种具有不同母线配置的铝电解槽中的铝液流场进行了数值模拟，并与工业测试结果进行了比较，标准k–e方程模型略优. 对雷诺数、湍流雷诺数以及哈特曼准数的定量计算结果表明, 哈特曼准数较好地表征了电磁力对铝液湍流运动的抑制作用.     

流化床内多相流动模拟研究进展

总结了流化床中多相流流体力学理论研究的进展 ,着重介绍了流化床中多相流流动模型 ,并对各种模型的特点进行了分析和比较。认为流化床中多相流流动模拟计算的困难在于如何准确地描述相间的相互作用。     

聚合物多相分层充模流动成型的粘性包围形成机理数值分析

基于聚合物多组分成型技术的工程背景，建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型，提出了求解理论模型的稳定高效的数值算法。通过数值模拟，给出了不同流变性能参数、过程条件下多相分层充模流动成型时的粘性包围形成过程和其形貌的定量对比。在此基础上，通过理论分析，揭示了粘性包围的产生机理，并研究了流变性能参数和过程条件对分层界面形貌和粘性包围影响的规律性关系。模拟研究表明，模拟结果与Bamin Khomani等的实验研究结论相吻合。     

铝电解槽内电解质运动的数值模拟

通过适当的简化,建立了铝电解槽内电解质运动的物理模型和数学模型,以商业CFD软件为平台,分别对电磁力作用、阳极气体作用以及电磁力和阳极气体共同作用3种情况下的电解质运动进行了数值模拟. 研究结果表明,电磁力作用时,电解质以水平运动为主,半槽的电解质流场基本上呈现一个大涡的结构;阳极气体作用时,电解质运动主要是以每个阳极周围的小循环为主;电磁力和阳极气体共同作用时,电解质流场与阳极气体作用时几乎完全相同,这说明阳极气体对电解质流场起主要作用.     

三维竖直圆管内流动沸腾的数值模拟

沸腾传热及气液两相流动都是常见的物理现象,其流动形式及传热机理复杂.文章借助于CFX流体计算平台,模拟了水在三维竖直圆管内的过冷流动沸腾过程,给出管内流体状态参数的变化规律.得到沿管长的气相体积分数的变化规律,沿管长沸腾传热系数的变化趋势,明显地看到沸腾对传热的强化作用,得到径向液体温度分布情况.对过冷流动沸腾的内在机...     

提升管内气粒流动行为的数值模拟

采用描述密相湍流气粒流动规律的k-ε-kp-εp-Θ双流体模型对不同尺度和操作条件下的提升管内的定常流动进行了计算流体力学数值模拟，获取了各种工况下有关颗粒速度、体积分率和质量流率分布等宏观流动行为的大量信息，并与相应条件下的实验数据取得了较好的吻合。此外还通过对大量模拟数据的分析获得了提升管内宏观流动规律的综合图像。该模型描述了密相湍流气粒流动规律，预测出了描述单颗粒脉动能大小的颗粒拟温度田和表征颗粒在介观尺度上脉动大小的颗粒湍动能江在床内的分布。分析表明：不同流动参数对颗粒在微观和介观尺度上的脉动有不同程度的影响；固含率对颗粒相的脉动行为和颗粒的质量扩散行为有重要的影响。     

微通道内液-液多相流数值模拟研究进展

液滴微流控技术在化学化工、生物医学等领域具有良好的应用前景,而微通道内的液-液多相流动则是液滴微流控技术中最常见的流动现象,深入研究其机理及其内在规律对相关装置与过程的优化设计具有重要的指导意义。本文系统地综述了研究微通道液-液多相流常用数值研究方法,回顾了连续力学方法与介观动理学方法的研究进展,详细介绍了界面追踪方法与界面捕捉方法的特点以及常用模型,讨论了多种模型的应用情况,论述并对比了不同模型的优势与限制。为进一步开展微通道液-液多相流行为规律及其内在机理的研究提供有益借鉴。微通道内多相流动涉及多种流体与界面的相互耦合,应进一步深入研究在模型简化的基础上实现更精确的界面与流体动力学行为描述。     

气固多相双通道同轴射流湍流场的数值模拟(1)

以气体湍流运动方程组、ｋε双方程湍流模型及颗粒群运动的轨道模型为基础,气体湍流场的计算采用ＳＩＭＰＬＥ数值计算方法,颗粒群的运动方程采用ＲｕｎｇｅＫｕｔａ方法求解,开发研制出相应的通用计算软件,可以理论模拟预测工程气固流动中的气体湍流场的速度分布、颗粒运动速度场及颗粒的空间运动轨迹等。     

气固多相双通道同轴射流湍流场的数值模拟(2)

运用气固多相流数值模拟软件对双通道同轴气固射流湍流场进行了数值模拟研究,预测结果与ＬＤＶ激光测速仪测得的固体颗粒速度分布值进行了比较,结果表明,吻合较好,该软件为气固多相流工程设备的快速、经济的开发研究提供了相应的辅助工具,同时,也是理论研究气固多相化学反应流的基础。     

组合导向浮阀塔板多相流的数值模拟

为了深入了解组合导向浮阀塔板的流体力学性能,在阀片全开状态下,利用计算流体力学(CFD)方法对700 mm中试规模的组合导向浮阀塔塔板上的气液两相三维流场进行模拟研究,采用欧拉-欧拉非稳态模型(Eulerian),考虑气液两相间的动量传递现象,将清液层高度作为衡量非稳态流场收敛的判别标准。通过关联实验数据,得出适合组合导向浮阀塔板的清液层高度关系式,并与模拟结果进行对比。模拟结果表明,组合导向浮阀塔板的液面梯度和弓形区域回流面积小,具有良好的流体力学性能。     

稀土熔盐电解炉筑炉工艺改进

通过选用新型筑炉材料、改进筑炉工艺,从而使电解炉的密闭性和保温性能大幅提升,电解炉寿命由原来的不足3个月提高到12个月以上、单炉月产量由原来的3.6吨提高到4.2吨、单位电耗由原来的9600度/吨下降到8300度/吨、Si、Al杂质含量由原来的300 ppm以上降到现在的100 ppm以下。     

渣油加氢沸腾床的多相流流动特性模拟

采用欧拉-欧拉-欧拉三相流模型,对STRONG沸腾床渣油加氢反应器进行了二维冷模多相流动过程模拟。其中液-固相间作用力采用Syamlal-O’Brien模型,气-液相间作用力采用Schiller-naumann模型,忽略气固之间的作用力。由气含率、液含率、固含率云图随时间的变化,可以看出催化剂在气液两相的作用下,逐渐实现了流化;在三相分离器的作用下,气相、液相、固相实现了分离,气相富集在三相分离器上端,液相从侧出口流出,固相在流化床内实现了循环利用。同时模拟结果表明,三相分离器分离效果理想,但是在局部截面积较小和结构复杂地方会出现局部湍流,不利于分离的进行。     

多支管内流体流动的数值模拟计算

通过对银锌电池组各电液框内的电解液流动方式进行适当的简化,利用软件Fluent对两种流动方式(U型与Z型)中各支管内的流动情况进行了数值模拟。由计算分析可知,U型流动方式较好。为了进一步提高各支管内流量分布的均匀性,提出了改善流量分配的方案,即在进口总管中加入一分配管,并对改进后的两种类型流动情况进行了分析比较。     

多相混输管道弯管流动腐蚀数值计算

凝析气田管道中含有气液两相,在弯头处经常发生腐蚀穿孔现象。针对这一现象,利用计算流体力学方法,根据流体流动的规律,建立了弯管流动腐蚀的数学模型,运用有限元法来解方程。研究发现弯管的流动腐蚀与流体的运动息息相关,多相流经过弯管后流速、液相分布、湍动能、压力的大小和分布都发生了变化,引起管壁处某些部位剪切应力、含液率、湍动能、压力发生变化,加速了弯管的腐蚀。研究结果可以为弯管流动腐蚀的理论研究和多相混输管道安全管理提供指导。     

新深101D井钻遇裂缝性地层气液多相流模拟

为预测石油钻井钻遇裂缝性地层所产生的气液置换现象,对新深101D井须家河组某井段钻遇某处裂缝性地层建立多相流模型进行数值模拟,分析裂缝大小、钻井液密度对气液置换现象的影响,分析模拟井段气液置换带来的井底压力变化规律.结果表明:所预测气液置换现象具有良好的可行性,裂缝大小及钻井液密度越大,相同时间内气液置换现象发生得越缓慢;裂缝-环空接触面上端置换速率最快,气液交界面挤压严重;钻井液密度为1800 kg·m-3时井底压力变化波动较小,呈线性趋势增长至稳定,但由于密度过大可能会损害其他薄弱地层,因此选取气液置换发生稳定且不压漏地层的钻井液密度,会使气液置换发生缓慢,减小井筒内外压差波动影响,有利于井控安全.     

用改进的单元胞模型数值模拟液体穿过球形颗粒群的流动

The cell model developed since 1950s is a useful tool for exploring the behavior of particle assemblages,but it demands further careful development of the outer cell boundary conditions so that interaction in a particle swarm is better repressented.In this paper,the cell model and its development were reviewed,and the modifications of outer cell boundary conditions were suggested.Athe cell outer boundary,the restriction of uniform liquid flow was removed in our simulation conducted in the reference frame fixed with the particle.Zero shear stress condition was used to evaluate the outer boundary value of the stream function.Boundary vorticity was allowed to evolve to values compatible to existing stream function at the free shear outer boundary.The fore-aft symmetry of vorticity distribution at the outer boundary is thought critical to ensure the continuity of inflow and outflow between touching neighbor cells,and is also tested in the modified cell model.Numerical simulation in terms of stream function and vorticity based on the modified cell models was carried out to shed light on the interaction between liquid and particles.Lower predicted drag coefficient by the modified cell models was interpreted with the feature of flow structure.The drag coefficient from the simulation was also compared with correlations of drag coefficient reported in literature.It is found that the modified cell model with the uniformity of external flow relaxed and the fore-aft symmetry of boundary vorticity enforced was the most satisfactory of the overall performance of prediction.     

弯管内部油水两项流的数值模拟

在油井出油管道以及石化生产中,油水两项流是非常常见的现象。为了减少能耗、便于制订防腐措施,利用GAMBIT软件建模以及FLUENT软件的可实现模型对弯管中油水两项流的压力场和速度场进行模拟。结果表明,管内入口直管压力呈逐阶减小趋势;弯管内壁出形成低压区且又内向外逐渐增大;而速度分布正好与压力分布规律相反,恰好与自由涡流理论的模型相符。且通过对油水两项所占体积分数分别为30%、50%、80%三种情况的模拟得出,由于水密度大于油的原因,随着油相体积分数的下降,管内整体压强减小,整体速度增大。     

液力透平内气液两相流动的数值模拟

为进一步揭示气液两相条件下泵反转作液力透平的流动特性,考虑相间拖曳力和虚拟质量力,以空气和水作为能量回收工质,基于Euler-Euler非均相流模型,在泡状流型入流的假定条件下,对入口含气率分别为5％、15％、25％、40％的液力透平内流场进行了定常数值计算.结果表明:随着入口含气率的增加,相同流量下液力透平的水力效率...     

管道瞬变流数值分析

利用通用特征线法把管道瞬变流的两个基本方程(运动方程和连续性方程)由偏微分方程转化为常微分方程,然后通过有限差分方法把常微分方程变为显式差分方程,从而在计算机上求解实现,得出水击压力的变化规律,确保管道安全、经济地运行。