攪拌釜反應(yīng)器內(nèi)流體流動的CFD數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌釜在造紙、化工、石化、制藥、食品加工和生物化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。反應(yīng)器內(nèi)單相和多相流體流動都很復(fù)雜，而在反應(yīng)器的放大和設(shè)計中，研究者多采用一些無因次全局參數(shù)和基于全局值的經(jīng)驗、半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，對釜內(nèi)當(dāng)?shù)亓黧w力學(xué)特性的研究還比較欠缺。針對這種情況，本文在計算流力學(xué)理論（CFD）的基礎(chǔ)上，對攪拌釜反應(yīng)器內(nèi)的局部流動和分散特性進行了初步的數(shù)值研究。 在攪拌釜單相流模擬中考察了各向異性雷諾應(yīng)力模型與各向同性湍流模型在速度場和湍動參

2、數(shù)上的預(yù)報能力，應(yīng)用SIMPLEC算法求解壓力校正方程，對雷諾應(yīng)力模型控制方程中的對流項采用二階中心差分格式，擴散項采用QUICK格式進行離散。分析并比較了影響流場計算結(jié)果的各種因素，認(rèn)為湍動參數(shù)對離散格式較為敏感。分析顯示QUICK格式在收斂速度和精度上表現(xiàn)出色。計算表明雷諾應(yīng)力模型在速度場和湍動場的預(yù)報上精度更高，并得到了雷諾應(yīng)力模型所預(yù)測湍動參數(shù)、渦度、旋度和剪切速率等在釜內(nèi)的分布情況。 應(yīng)用歐拉兩流體模型模擬攪拌釜氣液兩

3、相流，考慮了虛擬質(zhì)量力。通過考察不同曳力系數(shù)表達(dá)式對流場計算的影響，選取了合適的曳力作用模型。采用多重參考坐標(biāo)法（MRF）描述擋板與攪拌槳之間的作用。對釜內(nèi)不同氣流量下氣含率的分布進行了定性及定量描述。計算表明模擬所得氣含率分布趨勢與實現(xiàn)數(shù)據(jù)相比具有較好的一致性。 應(yīng)用拉格朗日粒子跟蹤技術(shù)（分散相模型）研究攪拌釜中氣泡的運動軌跡，對隨機軌道模型進行適當(dāng)改進，給出氣泡的尺寸分布函數(shù)，考察了不同氣流量對氣泡濃度分布趨勢和液相速度場的