适用欧拉-拉格朗日方法模拟气液泡状流的气泡破碎模型

作     者：韩东 高宁宁 唐新德 龚升高 夏良树 HAN Dong;GAO Ningning;TANG Xinde;GONG Shenggao;XIA Liangshu

作者机构：南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 湖南工学院化学与环境工程学院湖南衡阳421002 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2024年第75卷第2期

页      面：553-565页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(22108068) 湖南省自然科学基金项目(2023JJ50102,2020JJ5116) 湖南省教育厅项目(21B0797,22C0623) 湖南工学院校级科研项目(2022HY018) 

主　　题：欧拉-拉格朗日方法 数学模拟 鼓泡塔 气泡 破碎 聚并 

摘      要：欧拉-拉格朗日方法已被广泛应用于模拟鼓泡塔等气-液反应器内的流型、气泡尺寸(或气含率)及其分布。文献中该方法主要基于临界Weber数观点来描述气泡破碎行为,且破碎后的子气泡尺寸由随机数确定。但现有实验和理论研究表明,临界Weber数约束不能体现气体密度等物性参数和泡内气体重分布对气泡破碎行为的影响。针对这些不足,提出了适用欧拉-拉格朗日框架且考虑泡内气体重分布贡献的气泡破碎机理模型,并利用开源软件OpenFOAM开发了基于新破碎模型的求解器。新模型预测结果能较好地吻合实验测量的时均轴向液速、气泡尺寸及其分布等实验数据。特别地,考虑泡内气体重分布现象的破碎机理模型成功预测了实验观测的气泡尺寸双峰分布特征。