液氮超声空化CFD模拟及实验研究

基于计算流体力学（CFD）和实验方法,研究频率为20 kHz的超声波诱导的液氮空化特性。数值建模采用Mixture多相流模型,Singhal空化模型和Realizable k-ε湍流模型,并通过动网格方法实现边界正弦振荡来模拟超声波发生器界面。模拟计算获得超声空化结构的周期变化特性,与实验观察相比发现现象上一致性较好。基于数值结果,分析了超声影响区压力和温度等参数的变化特性;发现由于热效应,使得液氮超声空化相比水超声空化具有不同特性。模拟了振子振幅、超声频率及系统压力等参数对空化的影响特性,并提出超声波诱导的空化数表达式,结果证明空化数越小越容易发生空化。计算结果深入揭示了液氮超声空化机理。     

孔板水力空化装置的数值模拟

基于FLUENT软件,采用]k-ω模型对孔板水力空化进行数值模拟,将相同条件下模拟所得的空化区与实验空化区进行比较.结果表明,模拟计算得到的汽含率分布与实验拍摄的汽含率分布相似,k-ω模型模拟结果与实验结果吻合.采用该模型分析了不同入口压力、孔板结构参数、液体物性参数对空化强度的影响,模拟结果表明,入口压力越大,空化强...     

超声空化对换热器换热效果影响的研究

应用Fluent软件模拟了超声空化对换热器中不同管型(波纹管和横纹管)换热效果的影响,并应用场协同理论对数值模拟的结果进行了分析,结果表明:超声空化效应会增强换热管的换热效果,并且空化泡数量越多空化效果越明显;场协同数随着空化泡数的增加而减小,说明超声空化效应越明显,温度场与速度场的协同程度越差;在换热管入口和超声波加入点处的场协同数均大于无超声波影响处的场协同数,此时温度场与速度场的协同程度较好。     

孔板水力空化装置的模拟优化

基于FLUENT软件,采用标准模型对孔板水力空化进行数值模拟,将相同条件下模拟所得的空化区与实验空化区进行比较。结果表明,模拟计算的气含率分布与实验拍摄的气含率分布相似,模型模拟结果与实验结果吻合。采用该模型分析了不同入口压力、孔板结构参数对空化强度的影响。模拟结果为孔板的优化设计提供了依据。     

气升式环流反应器数值模拟方法选择及导流筒高度影响

气升式环流反应器(ALR)是一种结构简单,混合传质效率较高的新型多相流反应器。现已广泛应用于化学工程、生物工程和冶金行业中。开发高效的新型气升式环流反应器具有切实的现实意义。本文通过CFD数值模拟的方法,对反应器内部流动状态进行模拟,并与冷模实验得到的数据对比分析。在数值模拟过程中考察了不同湍流模型以及相间作用力对模拟可靠性的影响。在冷模实验的基础上,利用数值模拟的方法分析了不同导流筒高度对反应器流体力学性能的影响。结果表明所建立的二维CFD模型可以定性地反映反应器内部的气含率分布。升力模型的引入可以使反应器内部气体的径向分布与实际情况更为接近,RNG模型对高雷诺数下反应器内气含率的波动有较好的响应。较短的导流筒可以得到较高整体气含率。     

硅油光-热老化气升式反应器数值模拟

为进行液浸聚光光伏系统中液浸液体即二甲基硅油在光热条件下的老化实验研究,设计制作了气升式外环流光催化反应器。采用Fluent软件欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对反应器进行了三维全尺寸数值模拟。分析了结构参数、操作参数和硅油物性参数对反应器中气液两相流动的影响,得到反应器内循环液速和气含率等参数的分布。模拟结果与实验结果有较好的一致性。模拟结果表明:硅油黏度越小,循环液速越大,气含率越小;反应器适宜操作气速不应大于0.02 m/s;反应器最适宜高径比和环隙面积比分别为47.6和0.31~0.41。     

烷基糖苷对CO2驱泡沫的影响研究

以起泡体积、半衰期为指标,研究了疏水基链长对烷基糖苷(APG)形成CO_2泡沫的性能。结果表明,APG的疏水链越长泡沫越稳定,APG0814的起泡性能优于其他链长APG。研究了质量浓度对APG0814泡沫性能的影响,当APG0814的质量浓度为3 g/L时,形成的CO_2泡沫最稳定;质量浓度越高,起泡体积越大。通过物理模拟实验研究了气液比、实验压强对APG0814形成的CO_2泡沫降低气、水流度的影响,结果表明,气液比为2∶1时,CO_2、水流度降低幅度最大;实验压强越高,CO_2、水流度降低幅度越大。     

表观气速对气升式环流反应器性能的影响

利用计算流体力学(CFD)数值模拟方法.采用Euler法双流体模型研究了表观气速对气液两相气升式环流反应器的液体循环速率和气含率的影响.实验结果与数值模拟结果吻合较好.结果表明.气含率和液体速率在反应器内分布不均匀,气含率在相同的径向位置变化很小,液体速率随着表观气速的增加而增加.     

多层新型桨搅拌槽内气-液两相流动的实验与数值模拟

对三层新型组合桨气-液两相搅拌槽内的流体流动进行了实验研究,并采用计算流体力学(CFD)的方法对气-液两相搅拌槽的通气搅拌功率、流场、局部气含率及总体气含率进行了数值模拟,数值模拟采用了欧拉-欧拉方法,数值模拟结果与实验值吻合良好,同时考察了通气流量和搅拌转速对通气搅拌功率和气含率的影响规律. 研究结果表明,欧拉-欧拉方法能较好地模拟搅拌槽内气-液两相流的流动状况.     

导向立体传质塔板罩内两相流的CFD模拟

利用VOF方法建立了导向立体传质塔板(CTST-8)罩内气液两相流动的CFD模型,采用CFD软件FLUENT对模型进行求解.物理模型用FLUENT的前处理软件Gambit建立,在速度梯度大的地方采用局部加密网格,根据计算结果进行网格的自适应.对板孔气速为8.4 m/s,清液层高度为25 mm的工况下进行数值模拟.模拟结果显示了罩内流场为复杂的三维流动,利用计算可得到罩内流场的相含率分布、速度分布以及压强分布等.将罩内压强的测量结果与模拟结果进行对比,吻合较好.说明本文数值模型具有较好的精度,可以用于CTST-8罩内两相流场的预测.