基于颗粒动力学行为的盐析流场数值模拟与实验

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jhwangseagull
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在盐析两相流动系统中,伴随着晶体颗粒的成核、溶解与生长、聚并与破碎、沉积等微观现象,盐析两相、晶体颗粒之间非线性、多尺度耦合作用导致溶液中晶体颗粒粒径、数密度分布的时空演变。盐析两相流中晶体颗粒速度分布、粒度分布、颗粒数密度分布以及流场结构分布特征直接决定了盐析进程中盐析区域和盐析速率,因而对晶体颗粒宏观属性分布以及相间传质、传动等关系进行深入研究有利于揭示盐析与流动关系的内在关联,是盐析流动理论体系主要内容之一。  本文在国家自然科学基金项目“基于晶体颗粒动力学行为的盐析进程预测模型的研究”(NO.51106066)的资助下,以台阶基础流动为研究对象,以具有典型盐析特性的硫酸钠盐溶液为输运介质,对盐析两相速度分布、颗粒粒径分布、颗粒数密度分布随外部条件变化的规律进行了数值模拟和实验研究,主要工作和成果如下:  1.分析了盐析两相流和粒数衡算模型(PBM)的研究现状,阐述了盐析流场中晶体颗粒动力学行为和PBM基础理论,借鉴现有液固两相流中固相破碎与聚并核,研究了适合盐析流动的破碎与聚并核模型,并根据简化的盐析物理模型,建立了基于颗粒动力学行为的盐析两相流场计算模型;  2.构建台阶流动物理计算模型,采用ICEM软件对计算区域进行结构化网格划分,对部分流动区域的网格进行局部加密;在Euler-Granule双流体模型和Realizablek-ε-kp湍流模型的基础上加载PBM模型,描述盐析两相流中颗粒间相互作用后的聚并、破碎等动力学行为,从而建立了基于颗粒动力学行为的盐析预测模型;  3.根据建立的耦合计算模型进行模拟分析,计算结果表明:台阶上壁面附近颗粒破碎现象明显,平均粒径较小,颗粒数增多;台阶下游分离剪切层和回流区颗粒聚并现象明显,平均粒径较大,大颗粒数变多;大颗粒破碎行为占主导,中小颗粒聚并行为占主导。旋涡区颗粒浓度较低。随雷诺数增加,聚并和破碎现象越明显,旋涡区固相体积分数减少;随浓度增大,颗粒数密度增多,平均粒径增大;  4.采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对台阶流道内两相速度、颗粒相宏观属性进行同步精确测量,重点研究两相流场、颗粒相粒径和颗粒数分布特征随流动条件变化的规律。实验结果表明:液固两相的脉动速度分布相似,呈单峰特性,且在靠近流道上壁面边界区域附近存在极大值;在台阶上壁面附近颗粒破碎现象明显,平均粒径较小,小颗粒数增多;在台阶下游回流区和流道上壁面颗粒聚并现象明显,平均粒径较大。在主流区颗粒数较多,旋涡区颗粒数较少。颗粒数呈单峰正态分布,峰值粒径为65μm左右。从而验证了建立颗粒动力学行为与宏观属性关联模型的准确性。
其他文献
牡蛎是一种著名的海产经济贝类,具有很高的营养价值,且资源丰富,产量在贝类中居首位。人们在食用牡蛎肉后,将大量牡蛎壳丢弃,既污染环境,又造成了资源浪费。牡蛎壳由于其多孔
阿胶(colla CoriiAsini)为传统补血药,始载于《神农本草经》,具有悠久的历史。阿胶由马科动物驴的皮去毛后熬制而成,其药用历史已有2000多年。中医认为阿胶味甘、性平,具有滋阴润
稻米在加工中会产生大量的碎米,其主要成份与稻米基本相同,但其价格却远远低于大米,长期以来碎米只作为饲料原料被利用,而未能获得高效增值的深加工开发。多孔淀粉是由天然淀
我国水资源匮乏,河床水位逐年下降,很多地区水位距地面达8m以上。离心泵作为常用抽水装置,吸上高度一般只有5m左右。射流泵装置是一种高吸程抽水装置,吸程可达8m以上,可解决一般离
无论是古代还是现代,冲击问题在人类的生活过程中都扮演了非常重要的角色。当前,人类发明的各种交通工具和太空探测仪器给人类的生产生活带来了很大方便,但随着生活节奏的不
金属有机化学气相沉积(MOCVD)是用于制备LED、薄膜太阳电池和大功率微电子器件的关键工艺。垂直式MOCVD反应器中反应气体在输运过程中形成射流,射流对衬底上方形成均匀分层的
本研究得到中船重工某研究所专项基金资助。  轴流泵是一种高比转速泵,其单位流量大,被广泛应用于国民经济的各个领域。因此,开展高效的轴流泵设计和性能优化,既有理论意义,又有
他达那非作为第二代磷酸二酯酶-5(PDE-5)抑制剂,是一种治疗男性勃起功能障碍的处方药,经常被非法添加到声称具有抗疲劳、增强免疫力、补肾壮阳等功能的保健食品中。但此类药
离心式上充泵是核电站一回路系统关键的核动力设备,其可靠、稳定运行对防止核电站事故的发生具有重要作用。核电系统要求上充泵在多个设计工况下运行,流量跨度范围大,在相邻工况
压气机作为燃气轮机的重要部件,其性能的优劣举足轻重。燃气轮机的快速发展促使压气机拥有更高的负荷与压比,叶栅流道内的流向与周向逆压梯度也随之增大,由此导致复杂的端区二次