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基于群体平衡原理的双流体模型在液氮流动沸腾数值计算中的应用

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上海交通大学学报 2008年第8期42卷 1282-1286页

作者：李祥东周丽敏汪荣顺杨燕华上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 江苏工业学院材料科学与工程系常州213164

将双流体模型与群体平衡原理耦合为一套新的双流体模型,并建立适当的封闭方程及边界条件,该模型以传统双流体为基础,纳入了群体平衡原理及MUSIG模型,并考虑了碰撞、聚合、相变等因素对汽泡直径及数量密度的影响.通过结合适当的封闭方程... 详细信息

将双流体模型与群体平衡原理耦合为一套新的双流体模型,并建立适当的封闭方程及边界条件,该模型以传统双流体为基础,纳入了群体平衡原理及MUSIG模型,并考虑了碰撞、聚合、相变等因素对汽泡直径及数量密度的影响.通过结合适当的封闭方程及边界条件,该模型能够在更广的范围内对两相流参数的多维分布和变化进行有效预测,为液氮流动沸腾的数值模拟提供了必要的理论基础.

关键词：液氮流动沸腾双流体模型汽泡直径群体平衡数值模拟

基于群体平衡理论的管内水合物浆流动特性数值模拟

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化工进展 2018年第2期37卷 561-568页

作者：宋光春李玉星王武昌姜凯施政灼姚淑鹏山东省油气储运安全省级重点实验室中国石油大学(华东)山东青岛266580

水合物浆的流动特性对深水油气管道的流动安全保障和水合物法气体储运的工业推广具有重要意义。目前已有的水合物浆液流动特性数值模拟方法存在较多的缺陷及不足,为此本文引入了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考... 详细信息

水合物浆的流动特性对深水油气管道的流动安全保障和水合物法气体储运的工业推广具有重要意义。目前已有的水合物浆液流动特性数值模拟方法存在较多的缺陷及不足,为此本文引入了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,可较好地描述管内水合物颗粒的流动行为。根据文献中的实验装置建立三维几何模型,利用Fluent 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,借此模拟流速及水合物体积分数对水合物浓度分布、水合物颗粒粒径分布和流动压降等水合物浆流动特性的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好,可为水合物浆技术的规模应用提供借鉴。

关键词：水合物浆群体平衡数值模拟浓度分布粒径分布流动压降

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基于群体平衡理论的水合物聚集动力学模型

化工进展 2018年第1期37卷 80-87页

作者：宋光春李玉星王武昌姜凯施政灼姚淑鹏中国石油大学(华东)山东省油气储运安全省级重点实验室山东青岛266580

水合物颗粒间的聚集是导致油气输送管道堵塞的重要原因,建立聚集模型能更好地进行水合物聚集的防治。首先,假定管道中水合物颗粒粒径连续分布并忽略对流扩散的影响,建立了以群体平衡模型为基本框架的水合物聚集动力学模型。重点考虑水... 详细信息

水合物颗粒间的聚集是导致油气输送管道堵塞的重要原因,建立聚集模型能更好地进行水合物聚集的防治。首先,假定管道中水合物颗粒粒径连续分布并忽略对流扩散的影响,建立了以群体平衡模型为基本框架的水合物聚集动力学模型。重点考虑水合物的聚集和破碎,该模型的核心主要包括聚集核和破碎核两部分。其中,聚集核包括水合物颗粒间的碰撞频率和碰撞后的聚集效率,破碎核包括水合物颗粒的破碎频率和破碎后子颗粒的粒径分布函数。接着,以前人研究为基础并结合水合物颗粒的自身特性,对模型聚集核和破碎核的计算方法进行了选取和改进。最后,采用计算流体力学方法对模型进行了求解并将求解结果与相关实验数据进行了对比分析。该模型可为管道流动安全保障提供技术支持。

关键词：水合物群体平衡碰撞频率聚集效率破碎频率粒径分布

基于群体平衡理论的管内水合物沉积特性数值模拟

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石油化工 2018年第2期47卷 153-163页

作者：宋光春李玉星王武昌姚淑鹏魏丁闫斌山东省油气储运安全省级重点实验室中国石油大学(华东) 山东青岛266580 泰能天然气有限公司山东青岛266580 烟台新奥燃气发展有限公司山东烟台264002

引入基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型,建立了三维几何模型,利用Fluent软件对群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,模拟了流速、水合物颗粒粒径及体积分数对管内水合物颗粒沉积特性的影响。模拟结果表明,着床沉积发生... 详细信息

引入基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型,建立了三维几何模型,利用Fluent软件对群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,模拟了流速、水合物颗粒粒径及体积分数对管内水合物颗粒沉积特性的影响。模拟结果表明,着床沉积发生时,管道横截面处的水合物分布和粒径分布有较好的一致性。流速增加对管内水合物颗粒粒径大小的影响并不具有明显的规律性,但会减小管道横截面上水合物的浓度梯度,使水合物分布渐趋均匀,从而减弱水合物的着床沉积。管内水合物颗粒的初始粒径越大、体积分数越高,水合物颗粒的平均和最大粒径的模拟值越大,水合物颗粒的起始沉积位置距管道入口也越近,管内水合物的沉积越严重。模拟结果与相关实验结果吻合良好,可为深水流动安全保障技术的发展提供基础支持。

关键词：水合物群体平衡数值模拟沉积

基于群体平衡理论的管道内水合物颗粒聚集过程模拟

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石油化工 2018年第6期47卷 575-582页

作者：宋光春李玉星王武昌姚淑鹏魏丁房祥鹏山东省油气储运安全省级重点实验室中国石油大学(华东) 山东青岛266580 泰能天然气有限公司山东青岛266580 青岛新奥燃气有限公荀山东青岛266580

基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型,重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚集效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,建立了三维几何模型,利用FLUENT 14.5软件对群体平衡模型和固液两相流模型进行联合求解,模拟不... 详细信息

基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型,重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚集效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,建立了三维几何模型,利用FLUENT 14.5软件对群体平衡模型和固液两相流模型进行联合求解,模拟不同条件下水合物颗粒的聚集过程,并将模拟结果与水合物颗粒生长模型的计算结果进行了对比。模拟结果表明,数值模型能较好地模拟水合物颗粒在管道内流动时的压降变化规律以及粒径分布情况。低流速下管道内水合物颗粒的聚集过程可大致分为缓慢增长、快速增长、破碎主导和动态平衡四个阶段。高流速下管道内水合物颗粒的聚集过程则只包括快速增长和动态平衡两个阶段。在管内流动条件下,相较于颗粒生长,水合物颗粒间的聚集更容易导致颗粒粒径增大、是流动过程中水合物颗粒粒径增大的主要原因。

关键词：水合物颗粒聚集群体平衡数值模拟

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性连锁群体平衡的信息模型研究

西北农林科技大学学报（自然科学版） 2002年第5期30卷 114-116页

作者：刘建军郭满才解小莉张宏礼周静芋袁志发西北农林科技大学生命科学学院陕西杨陵712100

以 XY型性染色体为模型 ,运用信息论方法研究了性连锁群体平衡的熵变规律。结果表明 ,在随机交配下 ,性连锁平衡群体的熵最大 ;性连锁不平衡群体 ,其平衡过程是信息熵增大的过程 ,平衡时信息熵达到最大。

关键词：性连锁群体平衡信息模型性连锁基因配子

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基于群体平衡框架的微观混合模型研究

基于群体平衡框架的微观混合模型研究

作者：唐尚宇湘潭大学

学位级别：硕士

微观混合是化学工业中的常见现象,一般指物料从湍流分散后的最小粘性涡尺度(Kolmogorov尺度)到分子尺度的均匀化过程。微观混合过程对于快速反应体系至关重要。如果微观混合速率慢于化学反应本征速率,物料就有可能来不及均匀分散而反应... 详细信息

微观混合是化学工业中的常见现象,一般指物料从湍流分散后的最小粘性涡尺度(Kolmogorov尺度)到分子尺度的均匀化过程。微观混合过程对于快速反应体系至关重要。如果微观混合速率慢于化学反应本征速率,物料就有可能来不及均匀分散而反应已经完成,从而导致副反应频繁发生,最终对反应收率、转化率、选择性及产品质量等产生重要影响。如何深入研究微观混合过程的机理并构建相应的理论模型一直是国际化学工程领域中的重点和难点。本文通过分析前人工作,认为已有微观混合模型假定“流体微元间的碰撞频率为常数”不具普适性。因此本文基于流体微元间发生碰撞作用的流体力学原理,从碰撞频率方程的推导出发,采用统计学方法,对流体微元在反应器内的混合行为建立了带有随机参数的群体平衡框架,并用标准矩方法进行求解,结合流体微元的物理行为,用累积量-忽略封闭法对未封闭的化学反应项进行封闭处理,得到了一个用于描述流体微元间聚并-分散过程的微观混合模型,并分别对单一反应、平行-竞争反应、串联-竞争反应体系建立了基于群体平衡框架的微观混合模型数学表达式。不同于前人模型,本文将基于群体平衡框架的微观混合模型推广应用于更多的实验对照,验证了模型的合理性。通过对文献报道的平行-竞争反应体系实验数据进行模型验证,结果表明:采用本文模型模拟得到的离集指数与实验结果吻合良好;离集指数随加料时间的延长而减小;搅拌釜反应器中,在加料时间一定的情况下,搅拌转速增加,反应器内湍动程度增加(耗散速率增加),物料分散至流体微元时间缩短,且流体微元初始尺度减小,因而离集指数减小;加料点设置于湍动程度越高的位置(桨叶排出流区),离集指数越小。将模型预测结果与文献报道的串联-竞争反应体系的实验数据进行对照,进一步验证了模型的可靠性。模拟结果显示:反应物初始浓度增大、反应物体积比增大均可引起离集指数的增大,虽然与实验数据存在一定的差异性,但总体趋势较为一致;此外,本文模型预测半连续操作条件下,离集指数随转速增大而减小的结果与实验数据吻合情况好于片状模型及卷吸模型的预测结果。粘度增大,流体微元尺度增大,流体微元间的质量交换作用减弱,到达微观混合均匀程度时间延长,由于反应时间确定,反应将在未达到分子尺度均匀混合之前结束,从而增大粘度将会使离集指数增大。

关键词：微观混合群体平衡聚并分散建模离集指数

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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絮凝过程的群体平衡模型研究进展

重庆第二师范学院学报 2013年第3期26卷 8-12,174页

作者：李振亮重庆第二师范学院重庆400067

回顾了群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)应用于絮凝过程中絮体粒经分布模型的相关研究,主要包括区间离散法求解PBM,絮体聚并模型和破碎模型等。近年来,描述聚并效率的"曲线模型",与Kol-mogorov尺度相关的破碎频率模型,絮体... 详细信息

回顾了群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)应用于絮凝过程中絮体粒经分布模型的相关研究,主要包括区间离散法求解PBM,絮体聚并模型和破碎模型等。近年来,描述聚并效率的"曲线模型",与Kol-mogorov尺度相关的破碎频率模型,絮体的分形特征等方面得到了较大的进展。但絮凝过程动力学的研究还并不完善,絮体粒径的动力学演变过程还需要更多的研究。未来的研究应集中于:(1)更多的实验验证,尤其是絮体破碎行为的测定;(2)结合絮凝机理,提出更有效的絮体聚并、破碎模型;(3)更合理的流体剪切力描述。

关键词：絮凝群体平衡聚并破裂

基于群体平衡原理的液化天然气水下泄漏流动沸腾多流体模型的分析与应用

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船海工程 2009年第5期38卷 76-80页

作者：张彬吴宛青封星于桂峰大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

为模拟LNG水下泄漏流动沸腾过程,将群体平衡原理与多流体模型耦合为一套新的多流体模型,该模型以传统多流体模型为基础,纳入了群体平衡原理及MUSIG模型,并考虑了碰撞、聚合和相变等因素对气泡直径及数量密度的影响。使用新模型与传统多... 详细信息

为模拟LNG水下泄漏流动沸腾过程,将群体平衡原理与多流体模型耦合为一套新的多流体模型,该模型以传统多流体模型为基础,纳入了群体平衡原理及MUSIG模型,并考虑了碰撞、聚合和相变等因素对气泡直径及数量密度的影响。使用新模型与传统多流体模型进行数值模拟,结果比较得出:新模型的模拟结果更加符合实际的气泡产生与生长发展过程,能够在较大范围内对两相流参数的多维分布和变化进行有效预测。

关键词：液化天然气水下泄漏多流体模型群体平衡流动沸腾