塔板式鼓泡塔的流体力学特性

研究了φ７ｃｍ金属丝网塔板（ａ＝０．６４）鼓泡塔的流体力学特性，气速和液速的变化范围分别为：０＜ｖｇ＜８ｃｍ／ｓ，０．３＜Ｖ１＜３．３ｃｍ／ｓ，塔内金属丝网析数为０～３７． 丝网塔板的应用有效地限制了气泡合并，并使气泡大小及分布均匀，气含率及相际面积均大为增加。但塔板的应用增加了鼓泡塔中的阻力降，其值可由分离流动摸型或由测定液相内循环速率及单相流动阻力系数得到。丝网塔板大大减小了鼓泡塔的液相返混，其流动接近于活塞流．     

三相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

采用示踪剂电子电极法对气-液-固三相鼓泡塔局部液体流速的测试结果表明,塔中心处的局部液速最大,近塔壁处最小,随表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变;当表观气速继续增大,平均液速则明显增加,轴向液速的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;三种不同结构的气体分布器对反应器中心线处轴向流速影响的实验表明,环状气体分布器的反应器底部存在一个狭小的回流区。     

CFD研究短导流筒对鼓泡塔流体动力学的影响

采用双流体模型及k-ε湍流模型模拟研究了短导流筒内构件对鼓泡塔流体力学性能的影响。共模拟了4种鼓泡塔,即简单鼓泡塔和3种安装有导流筒的鼓泡塔,塔径D均为190 mm,导流筒离底距离分别为0.5D、1.0D、1.5D,导流筒直径为0.7D,长度为1.0D。结果表明,简单鼓泡塔模拟结果与文献实验值吻合较好;安装导流筒后,导流筒下游气含率和轴向液相速度径向分布更为均匀,并且在不降低整体气含率的情况下,显著提高了鼓泡塔底部的液相轴向脉动速度,将有利于三相鼓泡塔内的固体颗粒悬浮。     

ECT研究浅层鼓泡塔中的气含率行为

在内径0.14 m的浅层鼓泡塔内采用电容层析成像技术(ECT)研究了孔口气速和孔径大小对鼓泡塔气含率行为的影响。实验选用空气-去离子水体系,在轴向高度4.75、17.75 cm处同时测定气含率曲线,孔口气速范围为4~186 m/s。以单管为气体分布器,开孔率和孔径范围分别为0.14%~1.31%和5.3~16.0 mm。实验结果表明:气含率随气速的增大而增大;当孔径d0=10.5 mm,孔口气速大于19 m/s时,气含率曲线斜率发生变化,一定程度上表明此时的流型由鼓泡流开始向射流转变;在相同孔口气速下,气含率随孔径的增大而增大,且能谱图主频大小和谱宽也随孔径的增大而增大;得到了鼓泡过程中流型转变孔口气速uN,trans,发现uN,trans随孔径增大而减小,并对比文献认为对于空气-水体系,d0=10 mm可能是区分大小孔径的合理标准。     

规整填料内鼓泡流动的二维CFD模拟

规整填料内鼓泡流动现象的研究对于开发新型气液传质与反应设备具有重要的指导作用。为此应用VOF（Volume of Fluid）多相流模型建立了描述规整填料内部鼓泡流动现象的二维模型,模型中考虑了影响气液两相流动的两个重要作用力：表面张力和气液相间作用力。模拟计算结果显示,气泡在上升过程中自身振荡,随着入口气速的增大,气泡形变程度增大,并且伴有气泡聚并现象发生。气泡上升过程中,气泡周围液体的速度增大,并且形成大小不同的旋涡结构,单点速度值的波动程度随气体入口速度的增大而增大。     

鼓泡塔气含率的研究

在塔径分别为140mm和250mm的鼓泡塔中,采用空气-氯丙醇溶液、空气-CMC溶液和空气-水系统,研究了影响静态气含率ε_(OG)和动态气含率ε_G的诸因素。在空塔气速u_(OG)0.04～0.22m/s和空塔液速u_(OL)0.4～1.0m/s范围内,得到ε_G通用关联式为u_(OL)~3/((1-ε_G)~2(u_(OL)+u_(OG)))=1.33(u_(OL)~2/((1-ε_G)~3(u_(OL)+u_(OG))))-0.53 平均偏差为11.5% 实验采用多孔板(Ⅰ)、微孔质板(Ⅱ)和液体喷射式(Ⅲ)气体分布器测定ε_(OG)。结果表明,Ⅲ与Ⅰ相比较,可大幅度提高ε_(OG),这个结果对鼓泡塔设计是有价值的。     

浅层气液两相鼓泡塔非线性混沌特征

研究了内径383mm、高径比（H／D）为1～3、多管布气的浅层气液两相鼓泡塔内的压力波动信息的非线性混沌特性。通过差值准相空间构造吸引子法确定重构相空间的时间延迟。探讨了不同高径比、不同轴向位置下表观气速对非线性混沌特性的影响。鼓泡塔不同区域的奇怪吸引子结果表明：对于HD≤3的气相多管分布的浅层鼓泡塔,沿轴向可区分为下部气泡分裂区、中部分裂与凝并过渡区和上部分裂凝并平衡区。鼓泡塔中存在小尺度的气泡运动、中尺度的气泡涡旋运动和大尺度的涡旋流动。其混沌特征参数具有多值性。高频小尺度的气泡破碎凝并的复杂非线性动力学运动特征。需要3～4个参数加以描述;鼓泡塔上部气泡运动的规则性加强。动力学描述所需参数减少至2～3个;Kolmogorov关联熵在uk=0．15～0．25m/s内存在极小值。表观气速可以得到优化。     

鼓泡塔内气含率分布与流场的CFD模拟

采用CFD商业软件对单层分布器、双层分布器和带导流筒3种结构鼓泡塔内气液分散性能进行数值模拟。研究结果表明,随着通气量的增加,鼓泡塔内气含率增高,但其分布的均匀性变差。鼓泡塔内存在过渡流域和充分发展流域,在过渡流域,塔内水平截面平均气含率随轴向高度而增加,在充分发展流域,塔内水平截面平均气含率不随轴向高度变化,2种流域的分界线位置和鼓泡塔的结构有关,而几乎不受通气量大小的影响。在相同通气量下,双层分布器和带导流筒鼓泡塔内平均气含率比单层分布器鼓泡塔低,但双层分布器相对单层分布器鼓泡塔可改善在耗氧反应体系中氧气分布的均匀性,采用带导流筒鼓泡塔可改善液体在塔内循环,使气-液反应在塔内更加均匀。     

浅层气液两相鼓泡塔非线性混沌牲

研究了内径383 mm、高径比(H/D)为1～3、多管布气的浅层气液两相鼓泡塔内的压力波动信息的非线性混沌特性.通过差值准相空间构造吸引子法确定重构相空间的时间延迟.探讨了不同高径比、不同轴向位置下表观气速对非线性混沌特性的影响.鼓泡塔不同区域的奇怪吸引子结果表明:对于H/D≤3的气相多管分布的浅层鼓泡塔,沿轴向可区分为下部气泡分裂区、中部分裂与凝并过渡区和上部分裂凝并平衡区.鼓泡塔中存在小尺度的气泡运动、中尺度的气泡涡旋运动和大尺度的涡旋流动,其混沌特征参数具有多值性.高频小尺度的气泡破碎凝并的复杂非线性动力学运动特征,需要3～4个参数加以描述;鼓泡塔上部气泡运动的规则性加强,动力学描述所需参数减少至2～3个;Kolmogorov关联熵在ug＝0.15～0.25 m/s内存在极小值, 表观气速可以得到优化.     

流态化合成氮化硅的鼓泡床冷模试验与CFD模拟

对流态化合成氮化硅的鼓泡床进行了冷态试验研究,结果表明：优选出的流态化分布板,在表观气速为0.11～0.13m／s时,可以形成稳定的鼓泡床,并运用CFD技术,模拟研究了床内的空气相、颗粒相的组分浓度分布规律,对床内的死流区、不同粒径颗粒的上下分层现象与不同床层高度的压力降的模拟预测结果与实验结果相吻合。     

交指型电极的质子交换膜燃料电池阴极内传质过程的数值模拟

文中使用CFX4.3软件对交指型质子交换膜燃料电池阴极内的传质过程建立了二维数值模拟模型并进行了数值计算。计算结果给出了合理的流场分布和氧及水蒸气分布 ,并讨论了燃料电池的结构参数和操作条件对电池电流密度的影响。     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。     

高固相浓度下多孔板分布器对淤浆床内流动特性的影响

对于有、无进料口多孔板分布器两种结构下淤浆床中的流动特性进行了考察。在配料固相质量分数29%条件下，实验测定了不同操作条件下反应器内的轴、径向相含率及其分布，轴、径向压强脉动。实验初步揭示了分布器以及操作条件对局部流动参数的效应，结果表明，多孔板分布器加入后淤浆床内的气含率较高，这种差异在较大表观气速下尤为明显，同时床内的流动变得均匀。     

氧热法电石合成淤浆鼓泡床反应器的流动特性

针对氧热法电石合成的电石吸热反应和炭燃烧放热耦合特点,本文设计并研究了适用该过程的三相淤浆鼓泡床反应器。采用空气-水-氯化聚氯乙烯（CPVC）模拟物系,实测了不同表观气速、固体颗粒进料量和静液高度下淤浆鼓泡床床层中局部平均气含率、固含率轴向分布和大、小两类气泡的分布。结果表明表观气速越大,局部平均气含率越大;固体颗粒的加入减小了床层局部平均气含率。当Ug在0.136~0.196m/s之间时,固含率轴向分布随表观气速增大趋于均匀;固体颗粒进料量越小则固含率沿轴向分布越均匀。随着表观气速的增加,小气泡含量逐渐增加,大气泡含量逐渐减小;随着静液高度的增加,大气泡含量均是先增大后减小。上述结果表明电石生成反应与燃烧供热反应原位耦合于淤浆鼓泡床中是可行的。     

柴油机气体减压阀内部流场及结露机理研究

应用计算流体力学（CFD）方法研究了某型减压阀的内部流场分布,对稳态工况的减压阀3维单相流模型进行了CFD数值模拟,并对模型进行了试验验证,证明了数值模拟模型的准确性．对阀门内部流道的质点流线特征、速度场、温度场情况进行了研究,结合试验观察到的减压阀内部结冰及外部凝露的结露现象,指出常规气源条件下,通流介质温度的降低和减压阀内部机械结构是导致阀门结露现象的主要因素,同时阐明了出现结露现象的基本机理．     

基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性

为改善辐射管热效率,本文设计了一个扁双P型辐射管,选取辐射管中心管截面长半轴A与短半轴B的比例为1.0、1.1、1.2、1.3和1.4五种扁形度,借助于FLUENT软件就扁形度对辐射管传热性能的影响进行研究.结果表明：在保持双P型辐射管换热表面积不变的情况下,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管对带钢的辐射角系数增大,辐射管对炉内辐射换热量增加,辐射管热效率升高;但是,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管表面温差逐渐增大,扁形度达到1.3后,表面温度不均匀系数显著增加.综合考虑辐射管的表面温差和辐射热效率,扁形度为1.2的扁双P型辐射管性能较优,与扁形度为1.0时(即辐射管未被压扁的时候)相比,表面温度均匀性几乎不变,而辐射管热效率提高约1%.     

基于CFD的高含硫天然气井井喷失控射流数值模拟研究

利用计算流体动力学方法研究高含硫天然气井井喷失控喷射流场,建立井喷射流场数值计算模型,研究单一组分气体射流与多种不同气体组分情况下流场特征。结果表明:多组分气体射流扩散性要比单一组分更强,且各组分气体在空气中扩散很快,在距离井口垂直高度10 m的范围内,硫化氢质量百分比从20%衰减到5%以下,甲烷质量百分比从80%衰减到20%以下,甲烷在射流方向上的衰减速率要高于硫化氢。     

大庆长垣南部地区浅层气成因类型及富集规律研究

对大庆长垣南部地区黑帝庙油层天然气地球化学分析的基础上,结合有机质的热演化规律和前人的天然气分类标准,认为黑帝庙油层天然气为生物气和油型气两种成因类型。综合松辽盆地构造演化特征、断层活动规律、砂体分布规律和圈闭类型分析,认为黑帝庙油层天然气的富集主要受源断裂和圈闭类型控制。由源断裂控制的断背斜圈闭是天然气富集的有利场所。