固阀塔板论文：流体力学实验计算流体力学湍流方程流场分布.doc

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1、固阀塔板论文：流体力学实验计算流体力学湍流方程流场分布【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】板式塔，是石油化工行业中一种重要的气液传质设备，其中的固定阀塔板，以其压降小和抗堵塞等性能得到了广泛的应用。本文在现有塔板研究的基础上，以提高单位阀孔投影面积下的润湿周边长、增加气液接触面积为目的，提出了一种新型的十字正交型固阀塔板。同时，从流体力学实验及计算流体力学（CFD）两方面入手，对十字正交型固阀塔板的性能及板

2、上流场进行了分析。流体力学实验在直径为1200mm的不锈钢塔器内、采用空气—水物系于常温常压下完成。通过改变操作参数（液流强度和空塔气速）及设备结构参数（出口堰高、固阀排布方向及塔板开孔率）来测试塔板的流体力学性能，其中包括塔板压降、雾沫夹带量、塔板漏液及板上清液层高度。同时，通过对实验数据的拟合，得到了相应的关联计算式。为了进一步分析新型固阀板上方的流场分布，本文借助于计算流体力学软件分别在单相气流和气液两相流的情况下进行了流体模拟计算。单相气流模拟中分别采用了三种不同的湍流方程（Realizable

3、k、standard和RNG），通过对比干板压降的计算结果与实验数据，以验证CFD模型的正确性；同时，在考虑收敛速度的前提下，探讨各湍流方程下的收敛情况，结果表明Realizable模型具有更好的准确性和更低的计算成本。此外，根据模拟结果，本文详细分析了固阀塔板上方的气相流场分布，并通过改变固阀间距和加开导向孔对固阀进行了结构优化。气液两相流模拟以双欧拉模型为基础，采用混合相Realizable湍流方程，利用气相平均相体积分率建立新的气液动量源项表达式，从而完成十字固阀塔板的CFD三维模型。同时以板上清

4、液层高度为参照，验证本文两相流模型的正确性。此外，根据模拟结果，本文详细分析了塔板上方的气液相含率及速度场的分布，并在改变固阀排布方向和加开导向孔的情况下，对塔板流场进行了进一步研究。【关键词】固阀塔板；流体力学实验；计算流体力学；湍流方程；流场分布；【篇名】新型固定阀塔板流体力学实验研究及数值模拟【目录】新型固定阀塔板流体力学实验研究及数值模拟摘要3-4ABSTRACT4-5第一章文献综述8-241.1塔设备概述81.2板式塔技术的研究进展8-191.2.1新型筛孔塔板9-101.2.2新型浮阀塔板1

5、0-141.2.3穿流塔板14-151.2.4立体喷射型塔板15-161.2.5固定阀塔板16-191.3板式塔的流体力学性能19-211.3.1塔板压降19-211.3.2雾沫夹带量211.3.3漏液量211.3.4清液层高度211.4计算流体力学（CFD）及其在塔板研究中的应用21-231.4.1计算流体力学（CFD）概述21-221.4.2CFD在精馏塔板研究中的应用22-231.5本文主要的研究内容23-24第二章实验装置及测试方法24-322.1新型十字正交型固阀的结构特点24-252.2实验

6、塔板的结构参数及实验操作参数25-282.3实验装置与实验流程28-292.4实验操作步骤29-302.5实验数据的测试方法30-32第三章流体力学实验结果及分析32-523.1塔板压降32-383.1.1干板压降32-333.1.2湿板压降33-383.2雾沫夹带38-433.3塔板漏液43-473.4板上清液层高度47-513.5本章小结51-52第四章十字正交固阀塔板气相流场的CFD模拟52-714.1塔板上气相流动的数学模型52-564.1.1气相流动的控制方程52-534.1.2湍流方程的选择

7、53-564.2塔板上气相流动的物理模型56-604.2.1计算流动区域及边界条件56-584.2.2网格划分58-604.3CFD求解器设置604.4CFD模拟结果与分析60-704.4.1网格独立性验证60-614.4.2CFD模型验证和不同k湍流方程的比较61-624.4.3十字正交固阀塔板上气相流场分布62-704.5本章小结70-71第五章十字正交固阀塔板气液两相流场的CFD模拟71-955.1塔板上气液两相流的数学模型71-785.1.1气液两相流动的控制方程71-725.1.2气液两相间动

8、量传递源项72-775.1.3湍流模型的确定77-785.2塔板上气液两相流的物理模型78-815.2.1计算流动区域及边界条件78-805.2.2网格划分80-815.3CFD求解器设置815.4CFD模拟结果与分析81-945.4.1CFD模型的验证82-835.4.2气液两相相含率分布83-855.4.3液相速度场分布85-905.4.4加开导向孔对塔板流场的影响90-915.4.5固阀反向排布对流场的影响91-945.5本章小结94