搅拌反应器内计算流体力学模拟技术进展

综述了计算流体力学(CFD)技术应用在搅拌反应器的进展情况。重点对搅拌反应器内流动场模拟的各种处理方法,包括"黑箱"模型法、内外迭代法、多重参考系法和滑移网格法,进行了介绍与评价,指出了各种方法所具有的特点及存在的问题。阐述了搅拌反应器内CFD技术的发展方向,并就国内的研究现状进行了简单概述。     

有机硅单体合成的气固流化床的三维数值模拟

为了探索有机硅单体合成气固流化床内硅粉颗粒的流化特性,作者利用计算流体力学CFD软件,采用双欧拉气固两相流模型及SIMPLE算法,模拟了三维的气固流化床内硅粉颗粒的流化特性;分析了气泡生成、长大和破裂的过程,及不同床层高度的固体颗粒运动速度矢量图,不同床层高度处横截面颗粒体积分数变化。结果表明:三维模拟能直观的表现颗粒在流化床中的流化状态,为工业生产及应用提供了有效的依据。     

计算流体力学理论在氯接触池优化设计中的应用进展

介绍了氯消毒优化对于水质安全的重要性,简述了计算流体力学(CFD)的基本原理、模型公式、边界条件、迎风格式、网格划分等技术要点,论述并比较了国内外将计算流体力学(CFD)技术用于氯接触池优化的进展情况,重点分析了湍流模型选择、二维和三维条件下的水力条件优化、氯衰减和微生物失活动力学等方面在水处理氯消毒中的应用,指出了CFD技术在氯接触池中应用的不足,并对其前景进行了展望,提出了今后的研究重点。     

计算流体力学在精馏塔板上的应用

本文对计算流体力学 (CFD)在精馏塔板上的应用进行了综述。介绍了计算流体力学对塔板流场的模拟 ,数值解法、实验研究及对塔板传质过程的理论研究。同时给出了典型数学模型的主要计算结果 ,并对以后的研究工作给出了建议     

计算流体力学在化学工程中的应用

计算流体力学(CFD)用于求解固定几何形状设备内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其他方程,已成为研究化工领域中流体流动和传质的重要工具。本文概述了CFD的基本原理以及CFD在化学工程领域方面的应用,重点介绍了CFD在搅拌槽、换热器、蒸馏塔、薄膜蒸发器、燃烧等方面的应用。     

梭式窑温度场影响因素的数值模拟

为深入了解梭式窑内温度场分布情况,利用ANSYS软件,采用湍流标准动能———动能耗散率(K-ε)方程,对影响梭式窑温度均匀性的因素用正交试验法进行了有限元数值模拟研究。得出了温度场的分布特征。分析了影响温度不均匀分布的成因。     

三通管二维湍流数值模拟

正确计算出三通管内流体交汇附近的流场、温度场和压力场的分布情况,对于管路的设计具有重要作用。本文以石油工业中常见的三通管为例,应用计算流体力学(CFD)技术,研究三通管管内流体各个流态参数,使用了FLUENT软件的标准k-ε模型对管内流体进行了二维模拟。在此过程中采用了不同流体介质和不同状态参数,并对模拟结果进行了分析,得出了用FLUENT进行模拟,效果良好。     

搅拌反应器中计算流体力学数值模拟的影响因素研究进展

回顾了搅拌反应器中计算流体力学（CFD）数值模拟方法的研究历程,包括搅拌桨叶边界条件法、内外迭代法、滑移网格法、多重参考系法、快速照相法等方法;结合各种模拟方法的特点,对机械搅拌反应器数值模拟过程中的挡板的存在、尾涡的消除、复杂桨叶类型的模拟、网格精度的影响、湍流模型的选择、离散格式的差异等几个因素的影响作了分析。提出了搅拌反应器的CFD数值模拟仍有待深入研究。     

计算流体力学软件FLUENT在旋流器流场模拟中的应用

以两产品旋流器为例,利用FLUENT软件对旋流器内部流场进行了数值模拟研究,得出了旋流器内压力场、速度场、密度场的分布情况,结合模拟结果与理论分析的一致性和可靠性,为旋流器的结构优化设计提供了理论依据和技术支持,据此可以一次性评估旋流器的改进方案,缩短产品开发周期。     

径向流涡轮桨搅拌槽内流动场的数值模拟

采用计算机辅助工程软件ANSYS10.0中的FLOTRAN CFD模块,对单层径向流涡轮桨搅拌槽内的流动场进行了数值模拟.研究了涡轮形式、涡轮安装位置、涡轮尺寸对流场的影响.结果表明:当搅拌转速较低时采用六直叶涡轮,而转速较高时采用六平叶圆盘涡轮较为合理;当D=(1/3、1/2)T、C=(3/10～4/10)T时,流场分布均匀,平均流速较高,介质表面速度分布合理,视为最佳直径与安装高度.应用本文所述方法可优化搅拌设备的设计.     

浸没板式膜生物反应器中流体运动的数值模拟

利用计算流体动力学（CFD）技术,以浸没板式膜生物反应器（MBR）中曝气槽内的流体为研究对象,将固相和液相视作“假想的均-混合相”,将气、液、固三相流简化为“气-液两相流”问题。选用FLUENT软件中的多项流Eulerian模型,对曝气槽的内部流场的流态进行了模拟分析。结果得到包括气液两相多个截面的速度场及局部气含率分布等信息。模拟结果显示浸没板式MBR具有较好的水力条件,在一定的曝气强度条件下,在获得较大的升流区上升流速的同时,也获得了较大的膜面剪切力;一定的曝气条件会在曝气槽中产生固定的影响微生物生长的缺氧区,通过改变曝气强度可以解决这一问题。以上模拟结果能够合理解释实际工况中存在的膜污染等现象,证明了CFD技术在膜生物反应器中应用的可行性。数值求解结果可以为MBR的实际工程设计提供理论依据。     

复杂管状构件中流体的CFD数值模拟

以一种带内插件强化传热结构的炉管为例,应用计算流体动力学（CFD）技术,研究管中流体状态参数.使用目前通用的专业CFD数值计算软件CFX-4.3进行了管中流体的速度分布、压力降的计算、结果显示与分析.根据此方法可研究不同结构尺寸、形状、不同流态下管中流体的参数,分析CFD结果,为生产中改善管内流体的传热、改善流体混合状态等提供技术支持.CFD数值模拟方法的使用表明,CFD方法可比实验室实验和工业实验提供更多、更综合的结果,具备更好的应用潜力,可以部分替代恶劣工况和复杂边界条件下的常规实验和工业试验.     

Numerical Simulation of a Spouted Bed Using Computational Fluid Dynamics (CFD)

In this article, computational fluid dynamics (CFD) technology is used to model a spouted bed(SB). The multifluid Eulerian-Eulerian approach based on kinetic theory of granular flows and Gidaspow's drag model for the interaction between gas and particles are applied in the modeling. The effects of the SB properties—that is, cone angle, particle size, cylinder diameter, and static bed height of particles—on its dynamics performance are investigated. The simulated results—that is, flow pattern of particles, fountain height, voidage, and particle velocity of the spout zone—are presented. It is shown that periodic fluctuation of spouting appears in an SB with conical angle of 30° and inlet velocity at 16.6 m/s. When the SB cylinder diameter becomes 0.52 m, periodic fluctuation appears, too. The stable spouting of the SB with a 90° cone angle could be obtained at an inlet air velocity of 24.3 m/s. The fountain height of particles decreased with an increase in particle size and the static bed height of particles. It is kept at about 0.19 m when different SB cylinder diameters in the range of 0.36 to 0.48 m are used. In the spouting region, the voidage decreased with static particle height in bed, but the particle velocity increased. For a certain particle size, the voidage decreased with an increase in particle height, but the velocity of the particles increased. It was also found that the cylinder diameter did not affect the volume fraction of particles except for the cylinder diameter 0.52 m and the change in particle velocity was minimal in the spout zone. With the different static bed height of particles used, the voidage and particle velocity did not change much at the same level of spout zone.     

旋流除沙器流体旋转效果的数值模拟

介绍了一种新型的旋流除沙器,并利用FLUENT软件对旋流除砂器内流体的流动旋转情况进行了数值模拟。根据数值模拟的结果,分析、预测了旋流除沙器内流体的旋转情况,并分析了模拟结果产生的原因,对后续的模拟研究进行了讨论。     

Application of Computational Fluid Dynamics for Simulation of Drying Processes: A Review

In recent years, computational fluid dynamics (CFD) has been used increasingly to improve process design capabilities in many industrial applications, including industrial drying processes. Drying of food and beverage products, industrial and municipal wastewater sludge, and other manufacturing and environmental products is done regularly in order to enhance the quality and life span of these products and to facilitate their use, storage, and transportation. With recent advancements in mathematical techniques and computer hardware, CFD has been found to be successful in predicting the drying phenomenon in various types of industrial dryers, which utilize all forms of drying operations including spray, freeze, and thermal drying techniques. The CFD solutions are being used to optimize and develop equipment and processing strategies in the drying industry, replacing expensive and time-consuming experimentations. However, a comprehensive review on the application of CFD for the design, study, and evaluation of industrial dryers is not yet available. A comprehensive review of the current literature on the use of CFD models in both industrial and lab-scale drying applications is presented in this article. The use of Eulerian-Eulerian and Eulerian-Lagrangian models in the study of the drying kinetics for gas–solid multiphase flow systems is fully discussed. Merits and disadvantages of using various CFD models in the design of industrial dryers are illustrated and the scope of their applicability is also discussed.     

计算流体力学在填充床反应器中的应用进展

在使用计算流体力学(CFD)方法模拟填充床反应器时,为了描述填充床中的气液流动情况,目前主要运用基于体积平均法的双流体数学模型,辅以空隙率分布,填料润湿效率以及轴向扩散等经验关联式来计算填充床中的压降、持液量、停留时间分布等重要参数。近年来填充床反应器CFD数学模型韵几个研究重点是动量交换系数、毛细管压力以及床层空隙率的非均匀分布性。简要介绍了涓流床、固定床、填料塔等填充床反应器及其内部构件研究中CFD软件模拟的应用进展情况和发展趋势。     

Computational Fluid Dynamics Simulation of 13CO Distillation in Structured Packing

Physical 3D models were established for corrugated packing used in the enrichment of the isotope ¹³C. Computational fluid dynamics (CFD) simulation results indicated that common corrugated packing was not well wetted when used for isotope distillation. It is concluded that liquid misdistribution in the packed tower results from the structure of the packing rather than from the height of the packing beds. The existence of entrainment was also demonstrated by CFD simulation. It is proved that mass transfer equations based on the Nusselt theory are not suitable for distillation calculation in such a corrugated packing system. By comparison, the recently developed structured packing model with a corrugation geometry based on the right‐angled triangle, known as Zigzag‐pak, describes vapor‐liquid distribution properties well and has significant advantages over common corrugated packing due to its better liquid distribution character.     

计算流体力学在模拟生化反应器中的应用研究

计算流体力学是生化反应器模拟研究的重要手段，简述了流体力学理论研究概况及其在搅拌式生物反应器，气升式生物反应器中的应用，并指出了进一步研究的方向。