探析鼓泡塔内液相流体流动的cfd模拟和实验研究

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1、天津大学硕士学位论文鼓泡塔内液相流体流动的CFD模拟和实验研究CFDsimulationandExperimentalResearchonHydrodynamicsinbubblecolumn专业：丝堂工程作者姓名：扬受亟：天津大学化工学院二零零六年元月摘要本文首先使用计算流体力学的方法，通过对拟单相流模型的改进，研究了气液逆流鼓泡塔内的液相流体流动，提出了轴向液速径向分布关系式；并在稳定流场计算的基础上，通过脉冲示踪技术，得到示踪剂的RTD曲线，进一步用返混模型对RTD曲线进行拟合，研究它们的混合

2、特性，并与所测实验结果进行了对比。在鼓泡塔流体流动的计算中发现，改进的拟单相流模型不仅计算简单，而且具有较高的计算精度。在流体流动充分发展区域，液体的轴向速度主要取决于表观液速、表观气速、相对高度以及相对径向位置。通过对三种气泡上升速度假设计算所得数据进行回归分析得到轴向液速随各参数变化的计算关联式，预测关联式的应用计算结果与实验数据对比表明：气泡上升速度在径向抛物线递增假设下所得关联式能更准确地计算出轴向液速。实验中应用热膜流速仪对逆流鼓泡塔气液两相流场进行了多点测量，并通过对测量电压信号的分析处

3、理得到了各测量点的气含率。在实验中也发现塔内流体流动存在回流区，与模拟计算相符。塔中心处气含率最小，塔壁附近气含率较高，气含率在各个截面从塔中心到塔壁逐渐增大。而且同一点的气含率值随轴向高度的增加而增大。在前人对规整填料单元的研究基础上，对不同流速范围内的填料单元的单相流流动特性及返混特性进行了模拟计算。发现流体在不同表观液速下的分布以及返混系数在一定程度上受到表观液速的影响。关键词：鼓泡塔轴向返混逆流轴向液速计算流体力学气含率ABSTRACTInthis也esis．weinvestigatethe

4、liquidflOWincountercurrentbubblecolumnthrou吐themethodofCFD(computationalfluiddynamics)，andpresentacorrelationformnlatopredictthevelocitydistributionofliauidphasewiththeimprovedquasisingle．fluidmodel．andhavestudiedthemixingcharacteristicbyusingbackmixin

5、gmodeltoregresstheRTDcurveswhichareattainedinCFDsimulation,inordertocomparewitllexperimentalwork．n圮improvedquasisingle．fluidmodelisfoundnotonlysimpleintheliquidflOWsimulationofbubblecolumn,butalSOithashighercomputationprecision．InthefullydevelopedflOWr

6、egion,theliquidaxialvelocityismostlydevotedbyfluidvelocity,gasvelocity,columnheightandradialposifion．Inthispaper,threeassumptionsforgasvelocitywereputforward,thencorrelationf01"11"1ulaSfortheaxialvelocitvofliquidincludingtheparameterswereachieved．Compa

7、redwimtheexperiments，itindicatedthattheradialparabolaassumptionforgasvelocitycallbeusedmorecorrectlytocalculateliquidaxialvelocity．Intheexperiment，thehot—filmanemometryWasappliedtothecountercurrentbubblecolumnandlocalmeasurementsofgashold-upwereobtaine

8、d．BackflowregionisalSOfoundtohavethesamecharacteristicinexperimentasthatfoundinthesimulation．Thegashold—uDvalueislOWerinthecenterofthecolumnandllighernearthewall．Andineachsectionitarisefromthecentertothewall，andatthesalneradialpositiona