探析多层桨搅拌槽内气-液两相流的数值模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文多层桨搅拌槽内气-液两相流的数值模拟姓名：宋月兰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：高正明20060605北京化工大学碗士研究生学位论文多层桨搅拌槽内气一液两相流的数值模拟摘要搅拌槽内的气体分散是影响气．液反应的重要因素。目前的研究主要集中在对气．液搅拌槽的实验研究以及单层六直叶涡轮桨搅拌槽的数值模拟上，采用计算流体力学(cFD)方法对多层桨搅拌槽内气．液两相流的数值模拟研究较少。本文采用Eule卜Euler双流体模型处理气．液体系、标准七一s湍流模型处理液相主流域的湍动和多重参考

2、系(MFR)处理搅拌槽内的旋转和静止区域，对水．空气物系进行数值模拟。使用CFD商用软件H朋ENT，在不考虑气泡的凝并和破碎条件下，采用单一气泡尺寸，对多层桨(HEDT+2wHu)搅拌槽内的气．液体系进行数值模拟。研究了通气流量和搅拌转速对功率准数、通气搅拌功率和总体气含率的影响，模拟结果与实验值吻合较好。针对多层桨(BT-6+2MFu)搅拌槽内气．液两相流动，基于cFD商用软件CFx，采用多尺度模型(MuSIG)将气泡定义为不同尺寸分布的五组，采用简化的群体平衡模型(PBM)来考虑气泡在搅拌槽内的凝并和破碎，

3、计算得出不同尺寸气泡所占的分率及搅拌槽内气泡尺寸分布。模拟计算了不同通气流量及搅拌转速下的气泡尺寸分布、局部气含率等。研究结果表明：局部气含率在上层桨的附近区域会出现一个局部的峰值，这与实验结果相一致。本文结果可为进一步研究多相搅拌槽数值模拟提供参考。北京化工大学硕士研究生学位论文关键词：．气．液两相流，数值模拟，多层桨，搅拌槽，群体平衡模型(PBM)北京化工大学硕士研究生学位论文NUME碰【CALSIM嘎Ⅱ。崖noNoFGASUQⅥDFLOWINAsrI腿衄D僦W硼ANEWMUI刁rIPLEⅡ汀PELLERA

4、BSTRACTGasdispersioninstirredtankisanimport柚tfactorforgas·liqllidreaction．Sofar，thestudyconcentratesonexperimentalresearchandnumericalsimulationofsin91eRushtonturbine．Vbryfewnumericalsimulationresearchesonthegas—liquidflowinstirredtankswithmultipleimpellersw

5、erereponedbyusingcomputationalF1uidDynamics(cFD)BasedontheEuler—Eulertwo-phasenowmodel，standardk—etIlrbulentmodelandmultipleframesofreference(MFR)memod，gas—liquidsystemwassimulatedinthiswork．WithcommercialsoftwareFLUENTandthewayofwhichdealswiththebubbleiSsin

6、glediameterbubblemodelnotconsideringbubblesbreakageandcoalescence，gas-liquidsystemwithmulti—impeller(HEDT+2wHu)issimulated．Theinfluencesofgasfluxesandimpellerrotatingspeedsonpowernumber，gassedpowerdemandandoVerallgasholdupweresfudied．fhesimulatedresunsareing

7、ooda伊eemenCwiththecorrespondingexperimentaldata．WithcommercialsoftwareCFx，usingMultipleSizeGroupnI北京化工大学硕士研究生学位论文(MUSIG)modelde丘ning舳egrollpbubblesandthcPopulationBalanceModel(PBM)consideringbubblebreal【ageandcoalescence，sizefhctionofdi骶rentgroupofbubbleswas

8、gained，therefore，bubblessizedistributioninstirredtaIll【wasacquired．nebubbleSsizedistributionandlocalgasholdupwithgasnuxesandimpellerrotatingspeedsweresimulated．Theinvestigationindicated，thereisa