剪切稀化流体中微泡群动力学CFD-PBM三维模拟研究

作     者：朱萍 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈慧;范文元

授予年度：2016年

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] 

主      题：微泡群 剪切稀化流体 CFD-PBM模型 气泡聚并和破碎 

摘      要：剪切稀化流体中微泡群广泛存在于鼓泡塔、生物发酵、费托合成等化工领域,因其具有较大表面积,较高的两相传质效率,因此对其研究一直成为该领域理论研究和工程应用的研究重点。本文基于k-ε模型,重点考察非牛顿流体流变特性,利用CFD-PBM耦合方法对剪切稀化流体中微泡群上升动力学进行三维模拟研究。通过对剪切稀化流体中微泡群动力学三维模拟研究,考察了表观气速、液面高度、气体分布器尺寸、不同质量浓度聚丙烯酰胺(PAM)水溶液对长方体鼓泡塔的气含率、Sauter直径、湍动能和液体流速在径向分布的影响。模拟结果表明,气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速均随表观气速的增加而增加;气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速随着液面高度的增高而增加,但当液面高于整体柱高的一半时,液面高度对以上均没有影响;气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速随气体分布器进口尺寸的增大而增加,其中分布器对气含率的影响主要源于对小气泡气含率的影响;气含率、Sauter直径、湍动能、液体流速均随非牛顿流体PAM水溶液质量浓度的增大而增大。