多相垂直鼓泡流动系统压强的径向分布特性

利用应变片压力传感器测定了气-液-固三相悬浮鼓泡体系和气-液两相垂直鼓泡流动系统中压强的径向分布。比较了不同操作条件下体系内不同轴向位置上压强径向分布的特征,初步探讨了体系的流体湍动特性。     

基于光学法的纤维增强RPC力学性能及微观结构分形特征研究

为探究纤维增强活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)的宏观力学性能与微观孔隙结构特征之间的关系,测试了不同水胶比、不同河砂替代率的RPC抗压、抗折强度,并基于光学法测定了其微观孔结构参数;建立了基于气泡分布的分形模型并计算出了RPC的气泡分布分形维数;最后通过试验数据拟合,分析了气泡分形维数与孔结构参数及RPC力学性能之间的关系.结果表明:RPC基体的气泡分布具有明显的分形特征,气泡分布分形维数在2.1～2.3之间;分形维数越大,基体孔隙结构的空间分布形态越复杂;RPC基体的含气量不具备分形理论的特征,而气泡平均弦长、气泡比表面积与气泡分布分形维数呈现明显的指数相关性;RPC抗压强度、抗折强度随分形维数增大,呈明显指数增大关系.     

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.     

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。     

鼓泡床反应器中气泡尺寸和速率分布的实验研究

在内径为0.1 m、高度为1.5 m的鼓泡床反应器中,当表观气速(ug)为0.53~7.46 cm/s时,利用双头电导探针测定了上升和下降气泡的尺寸和速率。实验结果表明:在所测试的表观气速范围内,存在3个流型区域,即安静鼓泡区、过渡区和湍流鼓泡区,3区域间转变的ug分别为2.13 cm/s和4.26 cm/s。考察了不同流型区内上升和下降气泡的尺寸和速率的轴向和径向分布:在安静鼓泡区,气泡的尺寸和速率分布均匀;而在过渡区和湍流鼓泡区,气泡的尺寸和速率随反应器轴向和径向位置的改变而发生明显的变化。相同ug下,在反应器中心,下降气泡比上升气泡尺寸小30%~40%;当ug一定,轴向高度为0.6 m(h/D=6)时,反应器中心的下降气泡比上升气泡速率小55%左右;而在无因次径向位置r/R=0.8处,下降气泡比上升气泡速率小40%左右。     

鼓泡塔板上气泡运动行为的研究

本研究采用探针法测定了大型鼓泡塔上的气泡行为，给出了含气率，气泡直径分布及上升速度随轴向高度的变化关系，报气液流率对气泡行为的影响。     

气固流化床中静电信号的多尺度分形特征与流型

通过小波分析和R/S分形分析方法,对气固流化床内静电势波动信号进行多尺度分解,研究了信号的分形特征,建立了静电波动信号的尺度划分标准.实验结果表明,在鼓泡流化状态下,静电信号中介尺度的能量分率最高,且介尺度能量分率沿径向由内而外逐渐减小,与床内空隙率的径向变化规律一致.证实介尺度信号与气泡运动有直接的对应关系,各尺度能量分率的变化能够灵敏地指示出流化床内的流型转变,据此可对颗粒的起始流化速度以及起始湍动速度作出较准确的判断.     

工业湍动流化床反应器内流体力学行为的模型化研究

在前人关于自由鼓泡流化床中气泡特征计算的基础上,考虑内构件对流化行为影响,提出了“等效柱”的概念。结合过程模拟及最优化思路,修正了前人得到的计算公式,提出了可用于具有内构件工业湍动流化床的气泡尺寸和床层高度计算公式,研究表明该模型是适宜的。     

壁面滑移系数对多维度矩形喷动床气固流场影响的数值计算

基于计算流体力学(CFD)的方法,在欧拉-欧拉双流体模型框架下结合颗粒动理学理论,使用不同的颗粒壁面滑移系数对二维、准二维和三维不同维度的喷动床进行了数值计算。为了节约计算资源均采用轴(面)对称网格进行模拟,得到了不同维度喷动床的喷动过程云图、在不同滑移系数下颗粒体积分数云图、颗粒轴向速度轴向分布图。结果表明:相同边界条件下不同维度的喷动床喷动过程气泡生长速率有所差异。随着壁面滑移系数增大即颗粒壁面摩擦力增大,导致3个维度喷动床在中心处喷泉区的高度降低,同时颗粒轴向速度的轴向分布均也呈减小趋势;准二维床层较薄,导致颗粒在轴心处的运动还处于颗粒流体在壁面的速度边界层内,相对于二维和三维床层对壁面滑移系数更敏感。     

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．