泡沫碳化硅填料內(nèi)的流場模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、多孔泡沫碳化硅是一種新型的功能陶瓷材料，其具有耐高溫、高強度、化學惰性、低膨脹、高熱導率等特點，又具有比表面積大、孔徑均勻可控等優(yōu)良特性，因而被廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、電子、能源等眾多領(lǐng)域。本文對一種新型的泡沫碳化硅填料進行研究，該填料綜合了泡沫碳化硅的優(yōu)良特性與波紋規(guī)整填料高效率、低壓降等優(yōu)勢。
　　本文通過引入表征體元概念及體積平均元原則，忽略泡沫SiC波紋板的真實骨架結(jié)構(gòu)，建立了宏觀整體模型及介觀特征單元模型，采用多孔介質(zhì)模

2、型對泡沫碳化硅填料內(nèi)氣體的單相流動及波紋片表面液相流動擴散進行模擬計算。采用氣相單相流模擬，計算填料的干板壓降及影響因素，分析填料內(nèi)部的流動狀況；采用擬兩相流模擬，研究了泡沫波紋板結(jié)構(gòu)參數(shù)對其內(nèi)液體的流動特性的影響規(guī)律。通過將模擬值與實驗值進行對比，驗證了所采用的數(shù)學方法及物理模型的正確性。研究結(jié)果表明，波紋傾角為45度（Y型）的碳化硅填料其壓降值較高，填料內(nèi)部氣體速度梯度較大且流動軌跡更為復雜，但該種傾角的泡沫碳化硅波紋片表面液膜橫向

3、擴散距離及擴散面積均優(yōu)于傾角為60度（X型）的波紋片，且二者的液體分布特性均優(yōu)于絲網(wǎng)波紋填料片。
　　由于Y型碳化硅填料液體分布特性較好、干壓降值較高，因此本文提出了一種具有脈沖結(jié)構(gòu)的碳化硅規(guī)整填料，即在原波紋板填料內(nèi)加入垂直的脈沖區(qū)，利用波紋傾角的變化與轉(zhuǎn)折，改變填料內(nèi)流體通道的結(jié)構(gòu)，從而影響填料內(nèi)流體的流動路徑，以達到降低填料壓降的目的。通過模擬計算獲得脈沖填料內(nèi)氣相的流場特性，并進一步分析了脈沖區(qū)結(jié)構(gòu)數(shù)目 N、脈沖區(qū)高度H及