基于CFD-PBM耦合模型的加壓鼓泡塔鼓氣液兩相流數(shù)學(xué)模擬的研究

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1、七位代１００１７？、李５２２０１５０１２８北京石油化工學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文題目基于ＣＦＤ－ＰＢＭ耦合模型的加壓鼓泡塔鼓氣液兩相流數(shù)學(xué)模擬的研究研究生張博專業(yè)領(lǐng)域化學(xué)工程校內(nèi)導(dǎo)師靳海波教授校外導(dǎo)師張煜工程師曰期：２０１８年６月２５日北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨：所呈交的學(xué)位論文立進行研究工作所取得的成果。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研宄做出重要貢獻的個人和集體。本人，均己在文中以明確方式標明完全意識

2、到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。）作者簽名：張補日期：耳各局９日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學(xué)位論文作者完全了解北京石油化工學(xué)院有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京石油化工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論，允許學(xué)位論文被查閱和借閱學(xué)?？梢怨紝W(xué)文的復(fù)印件和電子版；位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存。、匯編學(xué)位論文論文暫不公開注釋，：本學(xué)位論文屬于暫不公開范圍在＿＾年解密后適用本授權(quán)書。非暫不公開論文注釋：本學(xué)位論文不屬于暫不公開范圍，適用

3、本授權(quán)書。作者簽名：從彳海日期：聳么啟糾６）校內(nèi)導(dǎo)師簽名：日期：學(xué)位論文數(shù)據(jù)集中圖分類號TQ021學(xué)科分類號530.2440論文編號1001720180128密級公開學(xué)位授予單位代碼10017學(xué)位授予單位名稱北京石油化工學(xué)院作者姓名張博學(xué)號5220150128獲學(xué)位專業(yè)名稱化學(xué)工程獲學(xué)位專業(yè)代碼085216課題來源國家自然基金研究方向多相流反應(yīng)工程論文題目基于CFD-PBM耦合模型的加壓鼓泡塔氣液兩相流數(shù)學(xué)模擬的研究關(guān)鍵詞加壓鼓泡塔，計算流體力學(xué)，電阻層析成像，群體平衡模型論文答辯日期2018.5.30*論文類型基礎(chǔ)研究學(xué)位論文評閱及答辯委員會情況

4、姓名職稱工作單位學(xué)科專長校內(nèi)指導(dǎo)教師靳海波教授北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程中科合成油技術(shù)有限校外指導(dǎo)教師張煜工程師化學(xué)工程公司評閱人1藍興英教授中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工藝評閱人2張澤廷教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)評閱人3王洪海教授河北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程評閱人4答辯委員會主席金君素教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程答辯委員1張曉昕教授級高工石油化工科學(xué)研究院工業(yè)催化中科院過程工程研究答辯委員2辛加余副研究員清潔能源所答辯委員3李建剛教授北京石油化工學(xué)院電化學(xué)答辯委員4禹耕之教授北京石油化工學(xué)院清潔能源答辯委員5注：一.論文類型：1.產(chǎn)品研發(fā)2.工程設(shè)計3.應(yīng)用研究4.工程/項目管理

5、5.調(diào)研報告6.其他二.中圖分類號在《中國圖書資料分類法》查詢。三.學(xué)科分類號在中華人民共和國國家標準（GB/T13745-9）《學(xué)科分類與代碼》中查詢。四.論文編號由單位代碼和年份及學(xué)號的后四位組成。摘要基于CFD-PBM耦合模型的加壓鼓泡塔氣液兩相流數(shù)學(xué)模擬的研究摘要鼓泡塔反應(yīng)器因具有結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)能大、易操作、傳熱傳質(zhì)好和床層壓降小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于化工、能源、環(huán)境及生物等工業(yè)領(lǐng)域中，且很多過程是在高壓下進行的。準確預(yù)測在加壓條件下氣液兩相流的流動狀況及各種流體力學(xué)參數(shù)，對加壓鼓泡塔的設(shè)計、放大與優(yōu)化都具有重要意義。本文在FLUENT15.0平臺上對加壓鼓泡塔內(nèi)

6、氣液兩相流進行數(shù)值模擬，根據(jù)加壓條件下的冷模實驗數(shù)據(jù)（秦玉建2012）對模型參數(shù)進行修正，并考察壓力等條件對鼓泡塔流體力學(xué)行為的影響。主要研究結(jié)果如下：首先，將ERT測試技術(shù)與傳統(tǒng)測試技術(shù)（壓差法、電導(dǎo)探針法）對比分析，在加壓鼓泡塔Pane1和Plane2處的平均氣含率都隨著表觀氣速的增加而增加，且三種測試技術(shù)結(jié)果基本吻合，驗證了ERT在加壓鼓泡塔中測試的可靠性。同時采用CFD-PBM耦合模型對加壓鼓泡塔內(nèi)氣液兩相流進行三維數(shù)值模擬?？疾觳僮鲏毫M截面氣含率、剖面氣含率的影響，將ERT實時采集的橫截面氣含率分布和時間序列圖與模擬結(jié)果進行比較分析。研究結(jié)果表明ERT測

7、試結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合，能夠?qū)訅汗呐菟?nèi)流體力學(xué)參數(shù)進行穩(wěn)定測量，且對加壓鼓泡塔內(nèi)氣液兩相流可以進行實時性和可視化測量。其次，在Roghair氣泡群曳力模型的基礎(chǔ)上根據(jù)冷模實驗數(shù)據(jù)（秦玉建2012）對密度項ρg/ρ0進行修正，采用修正后的氣泡群曳力模型考察壓力對流體力學(xué)參數(shù)的影響。結(jié)果顯示隨著壓力增加，徑向氣含率增大、氣泡上升速度減小，且與不同實驗體系數(shù)據(jù)基本吻合。從而表明采用修正后的氣泡群曳力模型進行數(shù)值模擬能夠有效預(yù)測出壓力變化對塔內(nèi)氣液兩相流體力學(xué)行為的影響。最后，在CFD模擬的基礎(chǔ)上耦合了群體平衡模型（PBM），將密度修正項ρg/ρ0