鼓泡塔内气液两相湍流实验研究

介绍了研究鼓泡塔气液两相流的实验装置、实验方法。液相用激光多普勒测速技术 (LDV)测量 ,气相用粒子示踪测速技术 (PIV)测量。实验表明 ,轴向液相速度的径向分布呈塔中心峰值、壁面附近倒流形式 ,且与气相表观速度大小有关 ,当液相表观速度一定时 ,随气相表观速度增大而愈加陡峭 ,返混也剧烈。当表观液速与表观气速之比小于 19.6时 ,返混区总是存在 ,且返混区大小与高度有关。当表观液速与表观气速之比大于 19.6时 ,返混消失 ,含气率分布由塔中心峰值转向壁面峰值。径向液相速度既与气相表观速度有关又与位置高度有关 ,在塔底部呈现负值 ,这意味着向塔轴心方向流动。随着塔高增加 ,流动方向逐渐转变为向塔壁方向 。

用二阶矩两相湍流模型模拟鼓泡床内气泡-液体湍流两相流动

建立了二阶矩气液两相湍流模型 ,模拟了不同工况下二维矩形断面气液鼓泡床中气泡 液体湍流两相流动 ,给出了气泡和液体的速度场、气泡体积分数和两相雷诺应力分布 ,基本工况的模拟结果与美国俄亥俄州立大学PIV测量结果符合较好。文中研究了不同气体表观速度对两相流场的影响。模拟结果显示了鼓泡床内液体的回流流动和气泡的上升运动、各向异性的两相湍流 ,气泡湍流脉动比液体的强 。

鼓泡床内气泡-液体两相湍流代数应力模型的数值模拟

现有的气泡 -液体两相流动的数值模拟中 ,或者不考虑湍流 ,或者仅仅考虑液体湍流 ,但是直接模拟和PIV测量结果都表明气泡由于尾迹的作用有强烈的湍流脉动 .本文首次推导和封闭了同时模拟气泡湍流脉动和液体湍流脉动的二阶矩输运方程两相湍流模型 ,并在此基础上建立了代数应力气泡 -液体两相湍流模型 .用代数应力模型模拟了二维矩形断面鼓泡床内气泡 -液体两相流动 .预报结果给出了气泡和液体两相速度场、两相Reynolds应力及湍动能分布和气泡体积分数分布 .模拟结果与PIV测量结果符合很好 ,表明了模型的合理性 .研究结果表明 ,原先静止的液体在气泡因浮力而产生的上升运动的作用下产生回流流动 ,而气泡则只有上升运动 .气泡速度始终大于液体速度 .在床内气泡湍流脉动确实始终很强烈 .液体则由于气泡的作用以及自身速度梯度产生的双重作用而发生湍流脉动 .气泡的脉动显著地大于液体的脉动 .两相湍流脉动都是各向异性的 。

中心进气式鼓泡反应器内气液流动的大涡模拟

研究鼓泡塔内涡的结构及其演变规律,对揭示反应器内传热、传质性能具有重要意义．用大涡模拟(LES) 方法对中心进气式鼓泡塔内瞬态流动性能进行了模拟研究,结果表明,增大气速可使涡结构剧烈变化,增加液体黏度限制了涡尺度的发展,减少气泡尺寸加快了涡的变化速率．模拟结果与实验值吻合良好,大涡模拟方法能有效地揭示鼓泡塔内不同尺度的涡结构及其发展变化规律．

偏心进气式鼓泡反应器内气液流动的大涡模拟

采用气液两相流动的欧拉-欧拉大涡模拟,研究了偏心进气式鼓泡塔内气液两相湍流流动。模拟结果表明:气泡流的运动与气含率的分布与试验结果吻合良好,得到了气液两相湍流瞬态结构形成和演变过程;增大气速使涡结构剧烈变化,液体粘度增高限制了旋涡尺度的发展,反应器高径比减小使涡数量减少。