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含尘气泡形变及相互作用对颗粒脱除率的影响

华东理工大学学报（自然科学版） 2022年第2期48卷 156-164页

作者：梁纤潘伟童陈雪莉华东理工大学国家能源煤气化技术研发中心上海煤气化工程技术研究中心上海200237

基于流体体积-离散相模型(vof-dpm)耦合方法,研究了初始静止液体中含尘单气泡和并行含尘双气泡的上升过程及其形变和相互作用对颗粒脱除率的影响。结果表明,上升气泡形变对固体颗粒的脱除具有增强作用,不同粒径颗粒在不同尺寸气泡中的... 详细信息

基于流体体积-离散相模型(vof-dpm)耦合方法,研究了初始静止液体中含尘单气泡和并行含尘双气泡的上升过程及其形变和相互作用对颗粒脱除率的影响。结果表明,上升气泡形变对固体颗粒的脱除具有增强作用,不同粒径颗粒在不同尺寸气泡中的脱除率差异明显。不同尺寸并行双气泡在上升过程中的相互作用对颗粒脱除的影响存在差异,8~10 mm双气泡的相互作用强化了1μm颗粒的脱除,而12~14 mm双气泡的相互作用则弱化了1μm颗粒的脱除。

关键词：含尘气泡气泡形变颗粒脱除率数值模拟 vof-dpm

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全氟己酮灭火剂雾化性能的数值模拟研究

消防科学与技术 2023年第6期42卷 816-821页

作者：王之媛黄江贺元骅中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川德阳618307

为分析不同环境温度下全氟己酮灭火剂雾化性能,利用vof-dpm耦合数值模拟方法,研究了4种环境温度下全氟己酮喷雾的雾化锥角、液膜破碎过程与粒径分布特性。结果表明,随着环境温度升高,全氟己酮在喷嘴出口处切向速度增加且离心力增大,雾... 详细信息

为分析不同环境温度下全氟己酮灭火剂雾化性能,利用vof-dpm耦合数值模拟方法,研究了4种环境温度下全氟己酮喷雾的雾化锥角、液膜破碎过程与粒径分布特性。结果表明,随着环境温度升高,全氟己酮在喷嘴出口处切向速度增加且离心力增大,雾化锥角逐渐增大;当温度由5℃升至35℃时,空气黏度增大11.76%、全氟己酮表面张力减弱23.08%,气液两相作用力加剧,全氟己酮液膜在喷射空间一次破碎贯穿距离缩短20%;全氟己酮液膜一次破碎产生的液滴粒径更小,导致液滴索特平均直径显著减小。随着喷雾进程的发展,全氟己酮大粒径液滴进一步破碎为大量小液滴,空间内喷雾液滴尺寸分布更加均匀。

关键词：环境温度全氟己酮 vof-dpm 雾化锥角破碎过程粒径分布

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医用压缩雾化器结构优化与雾化效果数值模拟

科学技术与工程 2023年第31期23卷 13367-13374页

作者：卢涛柯顺利朱明宽徐坤河南工业大学电气工程学院郑州450001

医用压缩雾化器结构对呼吸系统疾病的雾化吸入治疗起决定作用。通过流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,vof-dpm)的方法,研究了医用压缩雾化器喷嘴结构、气体流速和液体通道宽度等对雾化效果的影响。结果表... 详细信息

医用压缩雾化器结构对呼吸系统疾病的雾化吸入治疗起决定作用。通过流体体积法-离散颗粒法(volume of fluid-discrete particle model,vof-dpm)的方法,研究了医用压缩雾化器喷嘴结构、气体流速和液体通道宽度等对雾化效果的影响。结果表明,压缩雾化后液滴的动能和5μm以下的液滴粒径占比与气体流速成正比;随着液体通道宽度的增加,雾化后液滴的动能会增加,但是5μm以下的液滴粒径占比会相对减小;使用锥型破碎挡板结构,不仅能提升雾化后液滴的动能,而且能够使5μm以下的液滴粒径占比相比原来提升5%~7%。通过改变药液破碎挡板的形状,使得药液雾化后液滴直径在5μm以下的占比、药液雾化后液滴动能都有所增加,提升了雾化器的雾化效果。这些分析结果对后续医用压缩雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。

关键词：压缩雾化结构优化液滴直径粒径分布 vof-dpm

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铝电解槽中流场和氧化铝分布的基础研究

铝电解槽中流场和氧化铝分布的基础研究

作者：刘小珍东北大学

学位级别：硕士

节能与环保是铝电解工业两大永恒的主题,现代大型铝电解槽在解决了电磁场分布、温度场分布的问题之后,又面临着流场分布及氧化铝浓度分布的难题,氧化铝浓度分布与控制可以影响铝电解过程中能量消耗和温室气体排放,因此对铝电解槽中氧化... 详细信息

节能与环保是铝电解工业两大永恒的主题,现代大型铝电解槽在解决了电磁场分布、温度场分布的问题之后,又面临着流场分布及氧化铝浓度分布的难题,氧化铝浓度分布与控制可以影响铝电解过程中能量消耗和温室气体排放,因此对铝电解槽中氧化铝浓度分布的研究具有重要意义。本文是国家自然科学基金重点项目的一部分内容,主要研究铝电解槽电解质流场和下料点附近氧化铝浓度分布。首先采用二维vof模型建立铝电解槽横向断面电解质流场模型,模拟阳极气泡在阳极底掌生成与迁移、阳极边缘释放以及竖直上升过程。研究结果表明:电解质流场经过4s达到暂稳态,由于气体体积分数的差异,在中缝中央和液面深度一半的位置,电解质流速相对较大;气泡在阳极底掌呈Fortin型与阳极倾角无关,而与模型中阳极气体的注入方式有关;气泡在阳极边缘释放或竖直上升过程中,先紧贴着阳极,然后开始脱离阳极;由于阳极倒角的存在,会影响阳极气泡在阳极边缘的释放,改变气泡在阳极边缘释放的初始速度,最终改变电解质流场。其次采用vof-dpm模型模拟溶解后的氧化铝和氧化铝颗粒在电解槽电解质中的分散情况,同时对加入氧化铝前后的电解质流场进行对比。研究结果表明:vof模型并不适于模拟溶解后的氧化铝分散情况,而应采用组分传输模型;氧化铝颗粒从中缝向极间运动过程中,随密度的增加,氧化铝的迁移速度增加;同时密度为2600kg/m3的颗粒能更加均匀地分散至整个极间区域,有利于减小电解质中氧化铝浓度梯度;此外氧化铝的加入使电解质的平均流速降低0.065m/s左右,中缝中央电解质流速降低最明显,而靠近阳极竖直壁面的电解质流速相对增加。本文采用文献数据对比分析和工业测量两种方法,对采用vof模型建立的电解质流场进行验证,同时还对400kA工业铝电解槽的液态电解质总质量进行测量与估算。结果表明:中缝电解质流速的模拟结果(0-0.4m/s)属于合理的范围之内;通过锶的传质时间与距离得到电解质最大流速、最小流速和平均流速分别为0.015m/s、0.0051m/s和0.010m/s;液态电解质总质量测量与估算结果分别7.19t和8.93t。

关键词：铝电解 vof-dpm 流场阳极气泡氧化铝分布

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文丘里喷雾器气液流动特征和结构优化

文丘里喷雾器气液流动特征和结构优化

作者：侯晨光青岛科技大学

学位级别：硕士

二氧化硫的排放问题已经成为当今世界急需解决的问题之一,目前世界范围内的脱硫方式主要包括干法、半干法、湿法三种脱硫方式,而其中应用最为广泛的是石灰石-石膏法。自吸式文丘里喷雾器因其自身独有的优势在湿法脱硫中占有重要的地位... 详细信息

二氧化硫的排放问题已经成为当今世界急需解决的问题之一,目前世界范围内的脱硫方式主要包括干法、半干法、湿法三种脱硫方式,而其中应用最为广泛的是石灰石-石膏法。自吸式文丘里喷雾器因其自身独有的优势在湿法脱硫中占有重要的地位。自吸式文丘里喷雾器具有高效的气液传质效率,且引射时无需接入外部能源,能够有力的减少脱硫成本的支出,因此,自吸式文丘里喷雾器的脱硫效率研究显得尤为重要。在自吸式文丘里喷雾器的脱硫过程中,其自身的雾化效果决定了最终的脱硫效率,而出口液滴直径尺寸分布成为衡量其雾化效果的一个关键指标。在自吸式文丘里喷雾器的雾化过程中,现有的模拟结果未将这两次雾化统一起来,而二次雾化的初始条件采用的是经验公式,与实际的雾化过程难免产生一定的偏差。另外,对自吸式文丘里喷雾器液滴直径分布的研究也主要集中在出口液滴直径的分布上,并未对自吸式文丘里喷雾器内部的液滴直径分布进行研究。本文通过采用Fluent中的vof-dpm耦合模型将初次雾化和二次雾化统一在一个完整的模拟过程中。研究表明:自吸式文丘里喷雾器出口的液滴直径大小会随着入口压力的增大而减小。另外还对自吸式文丘里喷雾器扩散段内部不同截面上的液滴直径分布进行了研究,发现在距喉部不同距离的扩散段截面上液滴直径的分布经历了先减小后增大的现象。而在文丘里喷雾器扩散段不同截面的上下半区上,液滴直径分布也并不均匀,上半区的平均液滴直径明显小于下半区的平均液滴直径,猜测的可能原因是一些大的液滴在重力作用下会向下半区移动,造成了下半区液滴直径明显大于上半区液滴直径的现象。本文最后根据已经存在的问题对自吸式文丘里喷雾器进行了结构优化,通过在扩散段底部加装空气入口给沉积在扩散段底部壁面上的液膜重新提供动能,使其能够再一次回到扩散段的中心位置参与雾化,最终结果表明新结构的自吸式文丘里喷雾器能够有效降低沉积在扩散段底部液膜的量,并且在自吸式文丘里喷雾器扩散段的不同截面上,上下半区的液滴直径分布更加均匀,且在接近出口位置的扩散段横截面上,液滴液滴直径未出现明显的增大现象。

关键词： vof-dpm 自吸式文丘里喷雾器雾化效果

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文丘里喷雾器数值模拟的研究进展

当代化工 2021年第1期50卷 128-131,136页

作者：侯晨光张攀段继海王伟文青岛科技大学化工学院青岛266042 青岛科技大学生态化工国家重点实验室培育基地青岛266042 青岛科技大学机电工程学院青岛266042

文丘里喷雾器作为工业上一种重要的除尘传质设备,因其传质效率大大优于传统的传质混合设备,所以其越来越受到人们的关注。针对文丘里喷雾器雾化效果的特点,从数值模型角度综述了文丘里喷雾器的研究进展,其中vof模型主要适用于喷雾器的... 详细信息

文丘里喷雾器作为工业上一种重要的除尘传质设备,因其传质效率大大优于传统的传质混合设备,所以其越来越受到人们的关注。针对文丘里喷雾器雾化效果的特点,从数值模型角度综述了文丘里喷雾器的研究进展,其中vof模型主要适用于喷雾器的初次雾化过程,dpm模型需要人为设定雾化初始颗粒的大小及分布,其分布函数一般为半经验半理论的分布函数,而vof-dpm模型能够将这两种模型耦合在一起,并有效地将初次雾化与二次雾化过程耦合起来,使模拟结果能够更加接近文丘里喷雾器实际的雾化效果,并且在保证模拟精度的同时大大减少了数值模拟所需要的网格数量,从而成为一种重要的文丘里喷雾器数值模拟手段。

关键词：文丘里喷雾器数值模拟 vof-dpm

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