剪切稀化流体中微泡群动力学CFD-PBM三维模拟研究

摘要

剪切稀化流体中微泡群广泛存在于鼓泡塔、生物发酵、费托合成等化工领域，因其具有较大表面积，较高的两相传质效率，因此对其研究一直成为该领域理论研究和工程应用的研究重点。本文基于k-ε模型，重点考察非牛顿流体流变特性，利用CFD-PBM耦合方法对剪切稀化流体中微泡群上升动力学进行三维模拟研究。
　　通过对剪切稀化流体中微泡群动力学三维模拟研究，考察了表观气速、液面高度、气体分布器尺寸、不同质量浓度聚丙烯酰胺(PAM)水溶液对长方体鼓泡塔的气含率、Sauter直径、湍动能和液体流速在径向分布的影响。
　　模拟结果表明，气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速均随表观气速的增加而增加；气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速随着液面高度的增高而增加，但当液面高于整体柱高的一半时，液面高度对以上均没有影响；气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速随气体分布器进口尺寸的增大而增加，其中分布器对气含率的影响主要源于对小气泡气含率的影响；气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速均随非牛顿流体PAM水溶液质量浓度的增大而增大。

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第一章 文献综述

1.1 流体简介

1.2微泡群的动力学研究

1.3 CFD-PBM模型

1.4 本文目标

第二章 数值模拟方法

2.1 CFD-PBM方程

2.2 计算步骤

2.3 物理模型和网格划分

2.4 模拟条件

2.5 本章小结

第三章 结果与讨论

3.1 气含率

3.2 Sauter直径

3.3 湍动能

3.4 液体流速

3.5 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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