振荡流反应器是一种强化传递性能的新型化工过程设备,在连续操作状态下具有优良的停留时间分布特性,在化学反应、絮凝、结晶等化工生产过程中具有广阔的应用前景。锥环挡板OFR有效地解决了反应器中固体粒子滞留问题,对液固体系有独特的应用价值。目前关于锥环挡板OFR的速度场结构已有初步的CFD研究,但是研究还停留在定性分析阶段,尚未涉及浓度场及化学反应过程的研究。本文以实验用圆环挡板OFR为参照,构建同等尺寸的锥环挡板OFR几何结构,采用计算流体力学方法进行建模、网格划分、数值求解和结果分析。反应器为14腔室结构,采用结构化网格和非结构化网格对计算域进行离散,网格总数为957083。求取时均化雷诺应力方程,引进标准κ-ε双方程模型模拟流动过程,在控制方程的离散方法中,瞬态项采用二阶向后欧拉差分格式,对流项采用highresolution格式。对振荡边界条件采用网格变形处理。化学反应模型采用有限速率化学模型。模拟得到了锥环挡板OFR用于间歇振荡过程和连续流动振荡过程的流场特点、混合形式及浓度场混合效率,对连续状态下的乙酸乙酯碱性水解反应过程的特点进行了分析,并对比了计算结果与圆环挡板OFR实验结果。对于间歇振荡过程,流场最明显的特征是漩涡结构以及由此造成的轴向返混和径向混合。主流区在上下半腔室的位置恰好相反,沿流体总体流向方向,轴心区为主流区,而另一半腔室的管壁区为主流区,这是漩涡结构的存在造成的。漩涡边缘流体的周向流动造成了返混,返混量的大小与振幅和频率有关,振幅和频率较小时,返混量较小;振幅和频率较大时,返混量较大,并基本随二者呈线性递增。振幅和频率增加时,流场逐渐转为非对称结构,偏流现象严重,到一定程度时,流场基本形态不再发生改变。对浓度场的研究发现,下半腔室的浓度平均值明显要高于上半腔室,组分的轴向传递过程主要是在上下半腔室界面区域进行,并由轴心区传递至另一半腔室的管壁区。对于连续流动振荡过程,净流量的大小对流场结构影响较大。对于较大净流量的情况,振荡强度较小时净流量对振荡流场的影响占主导,振荡条件对流场的影响有限。随着振荡强度增大,流场的湍动程度增加,漩涡结构明显,漩涡强度增强。浓度场的研究结果表明,在较小净流量下组分的传递主要受振荡流场速度场结构的作用,在较大净流量下,组分的传递更多的受净流的影响,在轴向传递较快而在径向较弱。计算得到的乙酸乙酯水解反应宏观反应结果与实验结果较为接近,在不同振荡条件下两者的趋势基本上一致,即:振幅较小时,随着振荡雷诺数的增加,反应的总体转化率在增加。可以解释为:在较小的振幅下,轴向返混量小,影响较小,振荡强度对最终混合起着关键作用。振幅较大时,模拟结果与实验结果相差较多,但趋势一致,即振荡雷诺数增加,反应效果变差。在较大的振幅下,振荡强度增加,使得流场混合效率变强,但是流场的结构变得极为复杂,轴向返混程度也大为增加,因此降低了有效反应的程度,总体上使得反应程度下降。