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规整填料上气液两相间降膜流动流动特性的改变往往只发生在几英寸大小的填料表面上,本文以规整填料片微观结构上的两相降膜流动为研究对象,探究平板和不同结构波纹板上气液两相逆向流动特性和传质特性,结合数值模拟和实验研究的手段,主要开展了如下工作:(1)利用开源软件OpenFOAM中基于VOF法的多相流求解器interFoam进行平板上气液两相逆流流动的仿真计算,研究了逆向气流对薄膜流体流动特性的影响。研究发现,随着逆向气速的增加,液膜厚度有所增加,自由表面速度逐渐减小,液膜厚度方向沿流动方向的速度分布逐渐由半抛物线型发展为抛物线型,垂直流动方向的速度变化较复杂,但总体而言逐渐增加,有利于传质过程的进行。(2)对平板上液膜液泛机理进行了研究,研究表明液膜发生液泛时会在液膜内部产生了一个气体空洞,即“架桥”,随后“架桥”毁灭,此过程不断在液泛过程中循环产生。(3)研究了正弦形、三角形和矩形三种不同结构波纹板及四种不同波纹尺寸的正弦形波纹板上的气液两相流动,以探究板结构、波纹尺寸对两相流动的影响,研究发现,三种不同波纹结构板上的液膜波动强度大小满足:正弦形波纹板>三角形波纹板>矩形波纹板。对不同结构尺寸的正弦形波纹板上的液膜流动特性的研究表明,板面波纹长度和幅值越大,液膜波动性越强。(4)独立设计并搭建薄膜流体流动显示实验装置,利用PIV技术探究三种结构波纹板上薄膜流体在不同逆向气速下的自由表面轮廓及流线图,并与仿真结果进行比较,仿真结果和实验结果高度吻合,证明了仿真模型的可靠性。(5)以两相流动特性求解器interFoam为依托,在interFoam求解器中添加传质求解模块,得到了进行传质计算的求解器,并建立了降膜流动吸收传质过程的传质模型,对倾斜平板和正弦形波纹板上气液吸收传质过程进行了二维仿真。同时开展了相关实验,测量和分析了出口处液膜浓度,发现实验值和仿真计算值基本吻合,并且变化规律一致,证明了传质模型和求解器的可靠性。仿真研究发现,在相同的条件下,波纹板上液膜吸收传质效率及液膜内部传质效果要大于平板上液膜。