振荡流反应器(Oscillatory Flow Reactor,缩写为OFR)是一种有着广泛工业应用前景的新型化工工艺设备,具有很好的传递特性,且其工艺过程易于控制。目前对OFR的针对性研究多处于实验室或初级应用阶段。 随着计算机技术的发展,计算机模拟已成为继实验研究后又一行之有效的科研手段,并已广泛应用到生产实践中的各个领域。利用计算机来模拟OFR的流场分布,对其进行系列研究不仅可以提供实验无法提供的信息,而且可大大降低实验的费用。 借助商业计算流体力学软件CFX模拟计算了完全对称几何边界、具有轻微挡板偏心度和振荡边界倾斜度的OFR单腔室内的三维振荡流场,使用结构化网格离散整个计算域,采用有限容积法求解N-S方程组,压力-速度的耦合求解采用SIMPLE算法。 在上述OFR三维流场模拟的基础上,首次提出无因次物理量RMDV表征流场的非对称程度,将OFR的CFD模拟从定性研究推进到定量研究。 运用专业流场可视化软件FieldView从OFR流场计算结果中将计算域内关于轴对称的空间点上的速度值顺序取出,然后用工程数据专用处理软件Matlab自编程对其进行数据统计与分析,从而得到描述流场非对称性的无因次物理量——某一时刻或某一段时间内整个计算域内关于轴对称的空间点的速度或速度分量的相对平均偏差(RMDV)。 研究结果表明:RMDV为定量研究OFR三维流场的非对称性提供了有效的方法;三种几何边界条件下的流场RMDV值均随时间呈周期性变化:OFR的几何边界条件对流场流型有重要影响。 研究结果为认识OFR三维流场的流动模式提供了新的信息,有助于OFR的结构优化和放大设计,为下一步的研究打下了良好的基础。在OFR单腔室三维流场非对称性的定量研究基础上可进一步扩展到多腔室流场的模拟计算,以及流场的粒子扩散、停留时间分布和化学反应的模拟研究。