双波纹流道中的流体流动特性及LDV实验

开发了一种双波纹流道结构,基于正交实验方法设计了9组不同结构参数的双波纹流道,采用计算流体力学（CFD）方法,研究了一定Reynolds数范围内（25≤Re≤200）,9组双波纹流道内的流体充分发展层流流动和传热性能。研究结果表明,流道的波纹波幅对于流体流动和传热性能的影响较大。设计制作了流体在双波纹流道中流动的冷模实验装置,采用激光多普勒测速仪（LDV）对于流道内特殊位置点的速度进行测量,将实验测量结果与数值模拟计算结果进行对比。结果表明,实验测量结果与数值模拟计算结果变化趋势一致且吻合较好,主流速度的最大相对误差为28.7%,由此验证了数值模拟计算的可靠性和准确度。     

搅拌槽内黏性流体流动的DPIV测量与CFD模拟

搅拌槽是化学工业及其相关工业广泛应用的设备之一,由于其内部流动的复杂性,搅拌混合操作目前尚未形成完善的理论体系．对搅拌槽的设计和放大,主要是依赖半经验的方法,对其内部流场有必要进行更深入的研究．目前对不同黏性流体的流动测量及计算流体力学模拟工作见诸报道较少,而     

映射方法在高粘度流体混合中的应用

指出了高粘度流体混合过程传统表征理论的局限性，简要介绍了基于集合映射思想的矩阵映射方法基本思想和背景，综述了这一领域的研究进展，同时指出了该方法的成功与不足。     

流体混合技术新进展

介绍了电子过程断层成像系统这一先进测量技术的原理及其在流体混合技术中的应用 ;并从多层桨体系的简单混合模型到复杂的区域网格模型 ,综述了计算流体混合技术的进展和应用 ;最后介绍了新型高效搅拌桨的开发和混合设备设计的智能化研究。     

规整填料内单相流的LDV实验研究

To date, many models have been developed to calculate the flow field in the structured packing by the computational fluid dynamics （CFD） technique, but little experimental work has been carried out to serve the vali-dation of flow simulation. In this work, the velocity profiles of single-phase flow in structured packing are measured at the Reynolds numbers of 20.0, 55.7 and 520.1, using the laser Doppler velocimetry （LDV）. The time-averaged and instantaneous velocities of three components are obtained simultaneously. The CFD simulation is also carried out to numerically predict the velocity distribution within the structured packing. Comparison shows that the flow pattern, velocity distribution and turbulent kinetic energy （for turbulent flow） on the horizontal plane predicted by CFD simulation are in good agreement with the LDV measured data. The values of the x-and z-velocity components are quantitatively well predicted over the plane in the center of the packing, but the predicted y-component is sig-nificantly smaller than the experimental data. It can be concluded that experimental measurement is important for further improvement of CFD model.     

搅拌槽内三维流场的LDV测量

利用三维激光多普勒测速系统(3D-LDV)对搅拌槽内流场进行了湍流测量和流场分析,同时对测量系统和测量原理进行了介绍,给出了在偏心搅拌和中心搅拌时搅拌槽内的时均速度场分布和湍流度等实验结果.这些结果为搅拌槽的设计和放大提供了很有价值的实验依据.     

浮选柱内流体流动CFD模拟

建立了考虑气相分布的浮选柱流体流动模型,并在此基础上计算了不同气速分布条件下,浮选柱内流体流动的状况.     

错位六弯叶搅拌槽内假塑性流体的混合特性

在直径为0.21 m的搅拌槽内,使用FLUENT?软件对错位六弯叶桨的流动场及混合性能进行了数值模拟.工作介质分别选用牛顿流体(水)和假塑性流体1.0%(wt)黄原胶水溶液,计算采用标准κ-ε湍流模型,并将牛顿流体的速度场分布与粒子图像测速仪(PIV)实验结果进行了比较.通过与标准六弯叶桨进行对比分析,阐述了错位桨用于假塑性流体搅拌时在混合速率和混合效率方面的特性.结果表明:速度矢量的计算值与 PIV 实验数据吻合较好,湍流模型的计算结果可靠;混合过程与流场结构密切相关,监测点位置对浓度变化有较大影响.错位六弯叶桨的混合时间数明显小于标准六弯叶桨,混合速率更高,同时错位六弯叶桨的混合效率大大高于标准六弯叶桨,单位体积混合能只有标准六弯叶桨的52%,具有节能功效,体现出错位桨的优越性.     

氯化法钛白氧化反应器气体错流混合

氧化反应器是氯化法制取钛白粉的关键设备，混合区的流场设计直接影响反应产品TiO₂颗粒的质量（如粒径和粒径分布）.利用无干扰流场测试技术——粒子图像测速仪（PIV）研究了不同气体错流混合区的结构设计对混合区域流场的影响，考察了气流动量比、射流狭缝宽度以及射流角度对混合区流场的影响.结果表明，较大的气流动量比、窄射流狭缝宽度和接近90°的射流能获得更好的混合区速度分布.进一步利用计算流体力学（CFD）手段对相应的流场进行了模拟，与PIV实验结果吻合很好，验证了模型对冷态流动的预测能力.     

基于CFD的新型布浆器混合室结构

为了进一步改善新型布浆器的布浆性能,设计了单腔式混合室（混合室Ⅰ）、以两组支管为单位的多腔式混合室（混合室Ⅱ）及以单组支管为单位的多腔式混合室（混合室Ⅲ）,采用计算流体力学（CFD）方法对混合室内的流动特性进行了模拟。结果表明,单腔混合室内,由于平行射流组各股射流间的强烈干涉作用,导致各股射流向混合室中部聚集,造成出口处质量流量分布呈现中间明显高于两侧的状态。在多腔混合室Ⅱ内,每个混合腔内有两组射流,保证了浆料的良好混合,避免了射流在中部聚集的现象。在多腔混合室Ⅲ内,由于每个混合腔内只有一组支管射流,实现了互补混合过程,混合效果明显好于混合室Ⅰ和混合室Ⅱ。从质量流量分布看,混合室Ⅲ的分布曲线比混合室Ⅰ和混合室Ⅱ的更平缓,其最大偏差仅为0.254%,明显小于混合室Ⅰ的0.538%和混合室Ⅱ的0.294%,更接近于理论混合平均值和期望值。     

射流混合器内气体湍流扩散过程的CFD数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件CFX4.4对二氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟. 湍流模型采用标准k-e模型和RNG模型,模拟预测不同断面上的CO2浓度分布,并与实验结果进行比较. 结果表明,模拟预测值与实验结果基本吻合,也验证了CFD技术应用于混合扩散过程预测分析的可靠性;靠近空气一侧的CO2浓度普遍高于另一侧,当CO2平均浓度为6%时,距射流出口100 mm剖面上的浓度极差达到6%. 本研究中的气体混合湍流模型影响不明显. 采用标准k-e模型分别对两种进气方式的射流混合器内部速度场、浓度场进行模拟分析,发现T型射流混合器的混合均匀性比单边进气的射流混合器明显提高.     

CFD用于机械搅拌生化反应器液固两相混合的研究

运用计算流体力学(CFD)技术对机械搅拌生化反应器中液固两相混合进行数值模拟。应用旋转参考坐标系处理搅拌桨与挡板之间的相对运动,建立液固两相双流体模型,采用有限体积法(FVM)求解流体流动控制方程组。数值计算结果与实验值较为吻合,偏差在10％以下。研究结果对生化反应器的优化设计及放大和混合的基础研究具有参考价值。     

Computational Fluid Dynamics (CFD) Study of the Flow in an Annular Centrifugal Contactor

Abstract

This study presents an initial scoping analysis of the application of computational fluid dynamics (CFD) to modeling the flow in an annular centrifugal contactor. The unsteady, turbulent nature of this multi‐phase flow presents significant challenges to quantitative CFD modeling. Existing methods for confronting these obstacles are considered and initial results of the steady‐state flow of a single liquid phase in the annular mixing zone are presented. The flow of particulates and the effects of changes in geometric and operational parameters were also evaluated. Even with simplifying assumptions qualitatively accurate results could be obtained using widely available CFD models.     

高黏体系中最大叶片式搅拌桨直径的CFD优化

以黄原胶溶液为研究体系,借助于计算流体力学( CFD)方法研究了采用不同直径的最大叶片式搅拌桨时釜内流体速率分布、死区体积、剪切速率、表观黏度和总体流体状况等参数.研究发现:在保持功率不变的前提下,随着桨径的增大,釜内循环区影响范围变广,全釜平均液相速率逐渐增加,速度分布均匀度有所提高,死区体积明显下降.对于研究的搅拌...     

搅拌槽内混合过程的模拟计算方法

利用CFD软件Fluent,对搅拌槽内的混合过程进行了模拟计算。通过整体监测槽内示踪剂浓度的最大、最小值的来计算混合时间,并定义混合体积描述宏观混合过程。结果表明:桨叶产生的流场分布—平行流与文献的PIV研究监测结果具有良好的一致性;整体监测得到的混合时间之间的差值较小;混合体积曲线能够从宏观的角度来分析搅拌混合过程。     

Hydrodynamics in a gravity settling vessel: CFD modelling with LDA validation

Vertical gravity settling vessels, usually referred to as primary separation vessels (PSV), are used in separating bitumen aggregates from slurry containing sand and fine clays. The hydrodynamics in the PSV influences the separation efficiency of recovered bitumen through the overall mean flow and turbulent interaction. In order to deepen our understanding of the hydrodynamic conditions in such vessels, this paper presents a combined study of the flow field using Laser Doppler Anemometry (LDA) to measure the velocity field, and computational fluid dynamics (CFD) simulations to validate the CFD model. The investigation shows that the flow geometry has a significant influence on the overall flow pattern in such vessels. It also demonstrates that the CFD simulation is a reliable tool in capturing the complex mean flow pattern observed in experiments. Use of different turbulent models such as the standard k‐ε model and Reynolds stress model has very little effect on the mean flow field.     

用CFD研究气升式内环流生物反应器下降管中的流体力学性质

在对气升式内环流生物反应器内部流动分析基础上,全面考虑反应器下降管中气泡的并聚破碎、气液两相间相互作用和滑移等, 建立了能描述反应器下降管中复杂流动的CFD数学模型. 运用CFX-4.4对模型方程进行求解, 通过求解得到了包括气液两相速度场、局部气含率分布等详尽信息,并就液相流动速度与相应条件下的PIV测试结果进行了比较,主体流动速度的偏差在20%以下,且两者总的变化趋势一致.该模型能较好地预测反应器下降管内的复杂流场.     

搅拌槽内三相流场混合时间的测定及模拟研究

混合时时间是评定搅拌设设备混合效率的重重要指标,为了了检测带有挡板和和导流筒的搅拌槽槽内液-固-固三相相流场的混合时时间,以甘油溶液液为液相,砂子和和赤泥为固相建立立了流场体系,采采用电导法测量体体系的混合时间。并对流场进行行了计算流体动力力学(CFD)模拟研研究,CFD模型采用基于欧拉多多相流模型和RNNGκ-ε湍流模型。流场混合时间间模拟结果与实验验结果的偏差较小小,说明该CFDD数学模型能很很好地预测流场的的混合时间。体系系的混合时间随随搅拌转速的增大大而减小,当流场场的轴向混合占主主导地位时,增设设导流筒可减小小流场的混合时间间。导流筒对于粒粒径和密度较小的的固体影响较大。。