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微通道限域空间内的气泡破裂研究进展与展望

化工进展 2021年第11期40卷 5907-5918页

作者：冯俊杰孙冰石宁高正明孙万付中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室山东青岛266100 北京化工大学化学工程学院北京100029

多相微反应器等微通道设备具有高效、安全等优势与广阔的应用前景,其中气泡分散相的形变、聚并、破裂等诸多流体力学行为对反应体系具有非常重要的影响,然而由于微通道的尺度特征以及多相流动非均匀性、复杂性等特点,复杂限域结构内的... 详细信息

多相微反应器等微通道设备具有高效、安全等优势与广阔的应用前景,其中气泡分散相的形变、聚并、破裂等诸多流体力学行为对反应体系具有非常重要的影响,然而由于微通道的尺度特征以及多相流动非均匀性、复杂性等特点,复杂限域结构内的气泡形变与破裂机理认识仍不够充分。本文针对近年来在微尺度限域结构中的气泡形变与破裂等研究进展进行综述,首先概述了微通道多相流主要研究对象及研究方法,探讨了含有颗粒等受限狭窄空间及复杂多相条件下的传递机理研究进展,总结了气泡界面演变及不稳定破裂过程的多相相间作用机制。最后,提出研究体系构建、研究方法改进、相间作用解析以及工程化需求匹配是微尺度复杂限域空间内的气泡行为研究关键,并对下一步研究方向进行了分析与展望。

关键词：微反应器气泡破裂颗粒界面不稳定性

用电导探针测定气-液多层桨搅拌槽内气泡尺寸分布

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高校化学工程学报 2011年第6期25卷 977-984页

作者：朱姝包雨云陈雷高正明王东升北京化工大学化学工程学院北京100029 吉林省石油化工设计研究院吉林长春130021

在直径0.48 m的椭圆底三层组合桨搅拌槽中,使用双电导探针测定常温24℃及热态81℃通气条件下,空气-去离子水体系的局部气泡尺寸分布,分别利用标定法及数学重构法进行数据处理,得出适宜方法为数值解析的重构法。采用以半椭圆管盘式涡轮(H... 详细信息

在直径0.48 m的椭圆底三层组合桨搅拌槽中,使用双电导探针测定常温24℃及热态81℃通气条件下,空气-去离子水体系的局部气泡尺寸分布,分别利用标定法及数学重构法进行数据处理,得出适宜方法为数值解析的重构法。采用以半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨,上两层分别为四叶轴流桨下压(WHD)及上提(WHU)操作的HEDT+2WHD及HEDT+2WHU组合桨,测定槽内沿径向和轴向的气泡尺寸分布。结果表明:采用HEDT+2WHU的气泡尺寸较HEDT+2WHD大,在底桨附近及上层桨以上区域气泡尺寸差异较大;平均气泡直径前者约为后者的1.13倍。热态时气泡尺寸分布规律与常温相近,但气泡尺寸显著增大:热态与常温相比,采用下压及上提组合桨时全槽气泡直径平均值分别增加29%及26%,结果与文献吻合良好。

关键词：气泡尺寸分布双电导探针搅拌槽组合桨

采用大涡PIV方法研究搅拌槽内湍流动能耗散率

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过程工程学报 2008年第3期8卷 425-431页

作者：刘心洪闵健潘春妹高正明陈文民北京化工大学化学工程学院中国中煤能源集团公司北京100029北京100010

在槽径为0.476m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(ε)分布进行了估算,计算了ε与k的相关系数.结果表明大涡PIV... 详细信息

在槽径为0.476m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(ε)分布进行了估算,计算了ε与k的相关系数.结果表明大涡PIV方法能有效地估算ε分布;桨叶区的射流向上倾斜,两尾涡分布于射流两侧,射流的倾角和两尾涡中心间距随射流向壁面运动而变化,射流倾角先增大再减小,相位角θ=40o时达到最大值13.2o,两尾涡中心间距先减小再增大,θ=20o时达到最小值0.0387(用槽径T无因次化);湍流动能和湍流动能耗散率峰值均位于尾涡靠近射流的区域;湍流动能和湍流动能耗散率的平均相关系数为0.363,射流核心区相关系数小于周边区域.

关键词：粒子图像测速仪大涡模拟湍流动能湍流动能耗散率尾涡相关系数

射流场中单个气泡破裂的CFD模拟与PIV实验研究

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高校化学工程学报 2018年第2期32卷 286-294页

作者：冯俊杰孙冰姜杰蔡子琦高正明中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室山东青岛266100 北京化工大学化学工程学院北京100029

气泡的破裂行为能够直接改变相界面积与流场分布,进而对于多相反应器中的传递与反应过程产生重要影响。由于在湍流与气泡破裂机理以及数值模拟方法上仍存在诸多不足,目前针对湍流环境中自由运动的气泡破裂过程研究仍非常欠缺。作者分别... 详细信息

气泡的破裂行为能够直接改变相界面积与流场分布,进而对于多相反应器中的传递与反应过程产生重要影响。由于在湍流与气泡破裂机理以及数值模拟方法上仍存在诸多不足,目前针对湍流环境中自由运动的气泡破裂过程研究仍非常欠缺。作者分别在二维与三维数值模拟条件下,利用VOF模型研究了单气泡在典型射流场中的运动、形变与破裂过程,并通过高速摄像与PIV方法同步开展了实验研究。该研究对气泡破裂过程特别是破裂前后的形态、周围流场以及与气泡间的相互作用进行了分析。结果表明,该流场条件下液相的剪切作用是气泡破裂的主要影响因素;由于二维模拟可以使用精度更高的网格,对于气泡形变与破裂过程中的界面变化模拟相对精确,而三维模拟对于流场整体结构的模拟更接近PIV实验结果,而在气泡的扭曲变形还原方面误差相对较大。该研究对于实际破裂过程具有较好的参考价值,有助于加深多相流体力学认识,为相关多相反应器的设计与优化提供理论支撑。

关键词：气泡破裂粒子成像测速(PIV) 计算流体力学(CFD) 射流场

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共混用动态混合器的研究与应用进展

化工进展 2017年第10期36卷 3549-3557页

作者：黄凤磊刘淼李志鹏蔡子琦高正明北京化工大学化学工程学院北京100029

动态混合器具有提高聚合物共混过程中分散相混合质量的优点。本文从混合理论出发,重点介绍了分散和分布混合理论的研究进展。对共混用动态混合器进行了分类与整理,简述了釜式搅拌器与螺杆挤出机类动态混合器,并详细介绍了销钉式、球窝... 详细信息

动态混合器具有提高聚合物共混过程中分散相混合质量的优点。本文从混合理论出发,重点介绍了分散和分布混合理论的研究进展。对共混用动态混合器进行了分类与整理,简述了釜式搅拌器与螺杆挤出机类动态混合器,并详细介绍了销钉式、球窝式和空穴传递式动态混合器的原理与结构。从实验和数值模拟两个方面阐述了动态混合器的研究方法,实验研究主要包括计算机图像处理技术与显微分析技术、力学性能分析技术和粒子图像测速技术,数值模拟研究方法方面则从宏观和介观两种尺度进行了简要的介绍。最后介绍了共混用动态混合器在化纤、塑料、橡胶等多个工业领域的应用,指出实验与数值模拟相结合的方法有助于提高现有研究水平,解决动态混合器设计与优化过程中的难题。

关键词：聚合物共混混合理论动态混合器计算流体力学

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铁路槽车的静电及其灾害防范

中国安全科学学报 2001年第B12期11卷 80-83页

作者：高正明赵树宏等中国石化南化运输公司

论述了对铁路槽车卸装液体化学品过程静电聚散和槽车气相空间静电放电规律；结合槽车静电灾害事故案例，系统地分析了槽车和液体界面静电的特点；提出了静电防灾的技术措施；探讨了深化槽车静电防灾的途径。对指导、防范槽车静电危害，... 详细信息

论述了对铁路槽车卸装液体化学品过程静电聚散和槽车气相空间静电放电规律；结合槽车静电灾害事故案例，系统地分析了槽车和液体界面静电的特点；提出了静电防灾的技术措施；探讨了深化槽车静电防灾的途径。对指导、防范槽车静电危害，降低槽车静电事故发生率具有重要参考价值。

关键词：灾害防范铁路槽车静电灾害防范措施静电放电规律火灾爆炸事故

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单液滴在射流场中的形变及破碎实验研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2016年第3期43卷 20-27页

作者：饶莉张鹏举蔡子琦高正明北京化工大学化学工程学院北京100029

在射流场中对自由上升单液滴的形变和破碎过程进行了研究。采用高速摄像技术拍摄记录液滴的初始形状、上升速度、进入射流场后的形变破碎等现象,运用粒子图像测速(PIV)技术研究了射流场的流场情况。通过改变液滴初始粒径大小、入射位置... 详细信息

在射流场中对自由上升单液滴的形变和破碎过程进行了研究。采用高速摄像技术拍摄记录液滴的初始形状、上升速度、进入射流场后的形变破碎等现象,运用粒子图像测速(PIV)技术研究了射流场的流场情况。通过改变液滴初始粒径大小、入射位置、射流速度等参数考察了在不同射流速度下液滴在流场中的形变破碎过程。结果表明,液滴在进入射流场后会发生3个尺度的形变过程,随后会发生从生成子液滴数为两个至多个不等的二元破碎至多元破碎现象;液滴一次破碎位置随流场剪切力而变化,主体破碎区域为射流场的中间部分;液滴在射流场中生成的子液滴数量会随入射流量、入射位置和母液滴粒径的改变发生变化。

关键词：粒子图像测速(PIV) 单液滴破碎破碎位置子液滴数量

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一种新的不规则实体密度测量方法研究

自动化仪表 2012年第12期33卷 10-12页

作者：高正明贺升平赵娟宝鸡高新技术研究所陕西宝鸡721013 荆楚理工学院电子信息工程学院湖北荆门448000

根据不规则实体密度检测技术的需求,在分析非接触式体积测量系统基本原理的基础上,结合不确定度理论,研究了非接触式体积测量系统的性能指标。探索了该系统应用于不规则实体密度测量的可行性,分析了基于该系统的不规则体密度测量不确定... 详细信息

根据不规则实体密度检测技术的需求,在分析非接触式体积测量系统基本原理的基础上,结合不确定度理论,研究了非接触式体积测量系统的性能指标。探索了该系统应用于不规则实体密度测量的可行性,分析了基于该系统的不规则体密度测量不确定度。研究结果表明,基于非接触式体积测量系统的不规则体密度测量方法具有较高的测量精度,可实现不规则实体密度的智能化无损检测。

关键词：不规则体体积测量密度测量非接触式测量测量不确定度

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层流搅拌槽内柱状单颗粒运动特性的研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第5期50卷 37-47页

作者：王超李志鹏高正明中石化(北京)化工研究院有限公司北京100013 北京化工大学化学工程学院北京100029

为了完善固液搅拌槽内非球形颗粒运动特性的基础数据,利用摄像法对带有圆盘桨的层流搅拌槽内柱状单颗粒的运动过程进行可视化实验,使用图像处理方法量化颗粒运动,分析了颗粒的尺寸对颗粒运动特性的影响,并采用基于格子玻尔兹曼方法的直... 详细信息

为了完善固液搅拌槽内非球形颗粒运动特性的基础数据,利用摄像法对带有圆盘桨的层流搅拌槽内柱状单颗粒的运动过程进行可视化实验,使用图像处理方法量化颗粒运动,分析了颗粒的尺寸对颗粒运动特性的影响,并采用基于格子玻尔兹曼方法的直接数值模拟解析颗粒运动和槽内流场。研究结果表明:颗粒净重力和颗粒周围流场分布共同影响颗粒临界悬浮所需的搅拌雷诺数和黏性Shields数;颗粒偏离槽底中心运动是颗粒悬浮前的必要步骤;由颗粒周围压力梯度引起的悬浮力是颗粒上升的重要原因;颗粒在桨盘底部区域的运动轨迹、颗粒-桨盘间距和运动跟随性受颗粒长径比的影响。

关键词：固液悬浮搅拌槽柱状颗粒层流可视化实验直接数值模拟

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