方槽内单颗粒存在时湍流场的大涡模拟

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：塑I二垒日期：2垒!生：厶!墨关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论

2、文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在羔年解密后适用本授权书。口非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：洫f坚。＆：主日期：塑竖哆北京化工大学硕士学位论文学位论文数据集中图分类号TQ027学科分类号530．11论文编号1001020140129密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名刘一秀学号2011200129获学

3、位专业名称化学工程与技术获学位专业代码0817课题来源其他项目研究方向流体混合与搅拌论文题目方槽内单颗粒存在时湍流场的大涡模拟关键词单颗粒悬浮，大涡模拟(LES)，脉动速度，时均速度论文答辩日期2014年5月28日宰论文类型基础研究学位论文评闵及-答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师黄雄斌研究员北京化工大学化学工程评阅人1高正明教授北京化工大学化学工程评阅人2包雨云教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席高正明教授北京化工大学化学工程答辩委员1高正明教授北京化工大学化学工程答辩委员2李群生教授北京化工大学化学工程答辩委员3

4、黄雄斌研究员北京化工大学化学工程答辩委员4包雨云教授北京化工大学化学工程答辩委员5金君素教授北京化工大学化学工程答辩委员6蔡子琦讲师北京化工大学化学工程注：一．论丈类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在(<中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GS／Tl3745-9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。北京化工大学硕士学位论文摘要方槽内单颗粒存在时湍流场的大涡模拟固液两相搅拌操作是化工过程中应用较广泛的化工单元过程。单颗粒的悬浮机理对与固液两相体系相关的实际过程

5、具有基础性的理论指导作用，例如颗粒的管道运输、河流沉积等过程。对单颗粒悬浮机理的研究，需要分析颗粒所在流场的信息。CFD，即ComputationsFluidDynamics，是计算流体动力学的简称。目前，广泛用于求解流动问题的CFD方法主要是雷诺平均方法和大涡模拟方法。其中，大涡模拟方法与传统的雷诺平均方法相比，对湍动能求解更加准确；此外，它能获得流场的脉动量随时间变化的信息。已有的使用大涡模拟方法求解搅拌槽内湍流场的研究中，缺少时间步长、网格数量和宏观不稳定现象对大涡时均值结果影响的研究。本文在直径为220mm的方型搅拌槽内，用直径75mm的三叶CB

6、Y轴流搅拌桨，水作搅拌介质，用CFX软件、大涡模拟方法模拟搅拌槽内湍流场。本文在考虑了宏观不稳定现象、时间步长、网格数量对大涡模拟结果的影响后有以下结论：首先，不考虑宏观不稳定现象对大涡模拟结果的影响时，会导致时均值结果的随机性。其次，时间步长和网格相互作用，共同影响大涡模拟结果。存在T北京化工大学硕士学位论文一个临界网格数，在这个网格数下用较大时间步长进行大涡模拟计算，可在较短计算时间内获得湍流场的准确结果。再次，转速较大改变时进行大涡模拟计算，需重新标定时间步长大小和网格数量的多少。最后，用大涡方法获得的搅拌桨离底距离35nli／l和551／1I／1

7、的湍流场结果表明：颗粒临界悬浮时，颗粒来流方向上的湍动能相同，而其速度不相同。关键词：单颗粒悬浮，大涡模拟(LES)，脉动速度，时均速度ABS丁RACrTHELARGEEDDYSIMULATIONoFTURBULENTFLOWFIELDWITHTHEEXISTENCEOFSINGLEPARTICLEINCUBICSTⅡ眦DTANKABSTRACTSolid—liquidmixingoperationiswidelyusedinthechemicalunitprocess．Suspensionmechanismofthesingleparticleplay

8、sabasictheoreticalguidanceroleforsolid-l