双层桨搅拌槽内局部气液分散特性研究

采用电导电极探针法对双层组合桨搅拌槽内局部气含率分布规律进行了研究.结果表明,在槽底区和叶轮区,局部气含率沿径向分别增加和减小;而在其他区域,局部气含率沿径向先增加后减小.随着通气量的增加,槽内大部分区域的局部气含率增加,槽底区的局部气含率减小;随着搅拌转速的增加,上循环区局部气含率基本不变,其他区域的局部气含率增加.采用标准方差法对局部气含率分布的均匀性进行了分析.随着通气量的增加,搅拌槽内局部气含率分布均匀性减小,但减小的趋势变缓,并最终趋于不变.随着搅拌转速的增加,局部气含率分布均匀性增加,达到一定搅拌转速后趋于不变.实验回归了大通气量下平均气含率随通气量和单位体积液体功率消耗的关联式.     

螺旋管内气—液两相流流型转换特性试验研究

以空气和水为介质，在压力０．１－０．６ＭＰａ范围内对螺旋管内气－液两相流流型及其转换特性作了认真的试验研究。试验中采用压差波动测定流型，通过详细分析整理大量试验数据，获得了不同流型下的压差波动信号，绘制了不同螺旋直径、不同螺旋角度下的流型图，并通过对试验数据计算、回归分析得到了三种主要流型的转换关系式，借助图形叠加技术，直观指出螺旋管螺旋直径、螺旋升角对流型转换的影响，在低温低压下，对工程实际具有     

鼓泡塔内气液两相流速度分布

用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）详细测量了气液彭泡塔内气液并流和气液逆泫时的流速分布。鼓泡塔内为复杂的三维流动。气液并流时，在升力作用下气泡集聚在塔中心区。气液逆流时，气泡集聚在塔壁面附近。中心速度较大且随着表观气速的增大而增大，同时径向速度梯度也随之增大。塔壁附近出现返混区，零轴向速度发生在相对半径ｒ／Ｒ＝０．７左右。气液逆流时，在气泡诱导下，壁面附近液体流速与主流区方向相近，出现向上的速度。本研究     

放电反应器内气液两相流混合过程的数值模拟

为了研究放电水处理技术中气液两相流的混合状况,对放电反应器内气液两相流混合过程进行了数值模拟,得到最佳气液两相混合条件.通过建立混合模型,在水流速度一定的条件下,在不同的气体流速和不同的出气孔个数的条件下进行了数值模拟计算,得到了不同工况下的YZ中心截面速度分布图,YZ中心截面水体积分数分布图,XY中心截面速度矢量分布...     

螺旋管内气液两相流动特性的简化分析

从试验和理论上研究了螺旋管内气液两个流动特性,得出了平均截面含气率与容积含气率图,并采用不同模型,对螺旋管内主要注以型平均截面含气率和摩阻压降进行了推导和计算,计算结果与试验数据符合较好。     

曝气池内气液两相流CFD模拟及分析

生物流化池是微污染水源水生物预处理的核心处理构筑物,载体在池内的流化效果是工艺运行的关键,而曝气作用对曝气池中气液两相分布及其流动规律的影响又至关重要.本研究运用CFD软件对曝气池内气液两相流动问题进行了数值模拟,分析比较了相同的曝气管间距不同的曝气强度情况下气相体积分数、气液两相流场速度以及曝气池内气液两相的流动规律.结果表明在本文所模拟的工况下曝气管间距一定,曝气强度越大,曝气池内的含气率越高.考虑到能耗的因素,当曝气强度是4.5m3/(m2·h)时具有最佳的效果.     

环柱形狭缝通道内气液两相流流动特性

在水平放置的环柱形狭缝通道中, 对空气 水两相混合物的流动特性进行了研究, 首次得出了相应的流型图, 并提出了预测压降的关联式, 为环柱形狭缝通道中空气 水两相混合物的传热特性研究奠定了基础。     

流动方向对三角形柱体气液两相涡街的影响

在５０ｍｍ管道内，分垂直上升和垂直下降两个方向，试验研究了气液两相混合物的流动方向对三角形柱体两个涡街的影响，分析了气液两相混合物流过两种尺寸的三角形柱体时的旋涡脱落规律，初步研究了气泡尺寸对气液两相涡街的影响。     

T形柱体气液两相涡街现象的研究

本文在５０ｍｍ管内，分垂直上升和垂直下降两上方向，试验研究了气液两相混合物绕Ｔ形柱体流动，发生气液两相涡街的一些现象，分析了两种尺寸的Ｔ形体当气液两相混合物流过时，旋涡脱落的一些规律。     

垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度研究

目的建立垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度模型．方法通过考虑Ｔａｙｌｏｒ气泡与尾随液弹之间的气体交换建立垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度模型;用实验来验证和评价模型的正确性．结果模型计算结果与本文实验数据及其它相关数据进行了比较,两者符合较好,模型计算值与实验数据的误差在±２０％以内．结论推荐的模型可以准确地预测垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度．     

偏心轴搅拌槽内的层流流场特性

针对搅拌槽内处理层流状态下高黏度流体时混合效率偏低的现象,提出一种偏心轴(轴结构为曲轴)搅拌方式。首先以纯度为99%的甘油为介质,传统的二叶平桨为研究对象,对直径0.3 m的搅拌槽内的层流流场进行数值研究。中心搅拌时速度模拟结果与试验结果对比,验证了所建模型及模拟方法的可靠性。研究发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌和偏心轴搅拌所产生的流场结构是非对称的;相同转速下,偏心轴搅拌相比中心搅拌时流体的槽内整体的体积加权平均速度增大了约68%,功率准数比中心搅拌增加了约15.3%;偏心轴搅拌对槽内速度的提升,扩大了流体扰动范围,对提高槽内流体混合效率具有一定的优势。     

偏心轴搅拌槽内的层流流场特性

针对搅拌槽内处理层流状态下高黏度流体时混合效率偏低的现象,提出一种偏心轴(轴结构为曲轴)搅拌方式。首先以纯度为99%的甘油为介质,传统的二叶平桨为研究对象,对直径0.3 m的搅拌槽内的层流流场进行数值研究。中心搅拌时速度模拟结果与试验结果对比,验证了所建模型及模拟方法的可靠性。研究发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌和偏心轴搅拌所产生的流场结构是非对称的;相同转速下,偏心轴搅拌相比中心搅拌时流体的槽内整体的体积加权平均速度增大了约68%,功率准数比中心搅拌增加了约15.3%;偏心轴搅拌对槽内速度的提升,扩大了流体扰动范围,对提高槽内流体混合效率具有一定的优势。     

气液搅拌槽内气泡尺寸与局部气含率的CFD模拟

采用在欧拉-欧拉双流体模型的基础上耦合气泡数密度（BND）函数模型,引入气泡破碎和聚并函数,对双层组合桨气液搅拌槽内的气泡尺寸和局部气含率进行了计算流体力学（CFD）模拟,同时采用双电导电极探针法对搅拌槽内局部气液分散特性进行了实验测量,并和CFD模拟结果进行了对比.结果表明：较高通气量条件下搅拌槽内气泡尺寸和局部气含率分布很不均匀,气泡尺寸在叶轮排出流区较小,且沿着排出流方向逐渐增大;在两桨间区域和上层桨以上区域气泡以聚并为主;局部气含率在循环涡涡心、叶轮和挡板后部较高,叶片后部存在明显气穴.     

涡轮桨变速搅拌槽内湍流混合的实验研究

以NaCl颗粒在水中的溶解为例,对湍流状态下周期性变速旋转的（改变桨叶转向或速度大小,分别称为周期性换向搅拌和周期性依时搅拌）Rushton桨搅拌槽内的混合特性进行了实验研究,并与稳速搅拌进行了对比。实验过程中测量了不同搅拌模式、不同桨叶安装高度时颗粒的溶解时间,结果证明,搅拌槽底部的流型对NaCl的溶解有重要影响;桨叶安装高度对溶解速度的影响不大,周期性依时搅拌时的溶解时间比稳速搅拌时稍短,而周期性换向搅拌则能明显加快溶解速度,提高混合效率。     

柔性Rushton桨的振动特性

为了避免柔性Rushton桨的共振现象,研究搅拌桨的固有频率。采用试验测试的方法,研究该桨在静止及不同转速时的时域特性,并基于快速傅里叶变换法,得到频域特性。结果表明:静止状态下柔性叶片的振动能量主要集中在1~7Hz的频带上,不同转速时柔性叶片的振动能量主要集中在各自峰值对应的频带上,其中在47~52Hz的频带上,试验测量的各转速数据均有加速度峰值分布。在转速为2.5r/s时,加速度幅值明显增大,主振频率等于固有频率2.5Hz,可判定此时发生共振。因此,通过试验测试得到共振转速的方法,可为柔性桨合理选择转速提供依据。     

柔性Rushton桨的振动特性

为了避免柔性Rushton桨的共振现象,研究搅拌桨的固有频率。采用试验测试的方法,研究该桨在静止及不同转速时的时域特性,并基于快速傅里叶变换法,得到频域特性。结果表明:静止状态下柔性叶片的振动能量主要集中在1~7Hz的频带上,不同转速时柔性叶片的振动能量主要集中在各自峰值对应的频带上,其中在47~52Hz的频带上,试验测量的各转速数据均有加速度峰值分布。在转速为2.5r/s时,加速度幅值明显增大,主振频率等于固有频率2.5Hz,可判定此时发生共振。因此,通过试验测试得到共振转速的方法,可为柔性桨合理选择转速提供依据。     

双层组合桨中心及偏心搅拌三维流场的数值模拟

利用计算流体力学的方法,采用Laminar层流模型对双层六直斜叶交替组合桨在甘油与水的混合物中进行中心及偏心搅拌的三维流场进行数值计算,得到了组合桨以恒转速200r/min在搅拌槽内转动时所产生的3种不同流场结构,对比分析了速度矢量图、速度云图以及轴向、径向和周向速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了依据。     

半圆管挡板搅拌槽内的湍流流场

为增强搅拌槽内流体的流动特性,设计一种半圆管形挡板,采用标准k-ε模型和多重参考系法对其内部湍流流场进行研究。通过与实验结果的比较,验证了所建模型和模拟方法的可靠性,随后对搅拌槽内的流场、速度和湍动能分布及功率消耗进行分析,并与标准搅拌槽进行对比。结果表明,半圆管挡板能提高流体速度分布的均匀程度,增大流体的轴向和切向速度以及湍动能,而且功率消耗略降低约5%,具有一定的节能功效。     

连续搅拌微生物电化学系统处理高浓度模拟废水的效能

微生物电化学系统在面向实际废水处理时,表现出产电性能下降、出水水质差等缺点.为了提高其处理中高浓度、含发酵类底物废水的性能,将连续搅拌釜式反应器与之耦合,构建一体式连续搅拌微生物电化学系统(CSMER).确定系统的最佳运行条件:以连续流方式运行,在水力停留时间为12 h,进水COD浓度为6 000 mg·L~(-1)时,系统内4个电池的最大功率密度分别达(583±9),(562±7),(533±10)和(572±6)mW·m~(-2),COD去除率为(87.1±1.1)%,甲烷产率为(1.48±0.15)L·L~(-1)·d~(-1).与对照的连续搅拌釜式反应器相比,其COD去除率及甲烷产率分别提高了61.6%及244.2%.焦磷酸测序结果表明,CSMER底端的全混流搅拌区(CMZ)以Clostridium(10.0%)、Acidaminococcus(11.7%)及Lactococcus(10.8%)等水解发酵菌群为优势细菌菌属;顶端的微生物电化学区(MEZ)以产电菌Geobacter(14.5%)占优势.CSMER中相对复杂的细菌群落结构使其同时含有丰度较高的嗜乙酸产甲烷菌科(52.2%)和嗜氢产甲烷菌科(47.1%),而底端CMZ的厌氧消化过程与顶端MEZ的产电过程之间的协同作用是实现该系统性能优于对照反应器的主要原因.     

利用PIV技术研究搅拌槽内的流动特性

粒子成像测速（PIV）技术是一种新型的流动测量手段，使用这种技术能够容易地得出流场中的速度分布情况。在此基础上进行深入分析，还可以得到许多十分重要的流动参数。利用PIV技术测量长方形水槽模型中磁力搅拌器产生的搅拌流场，得到了不同断面的二维流场内的速度分布和涡量分布，通过对实验数据的分析研究，进一步得到水槽内流线和涡量的变化规律。