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《探究計(jì)算流體力學(xué)兩相流流動的模擬及兩相流模型的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2005年1月中文摘要很多工業(yè)工程中都存在著固體顆粒懸浮于湍流流場中的現(xiàn)象。顆粒阻力系數(shù)是在模擬和設(shè)計(jì)這些過程中最為重要的多相流體力學(xué)參數(shù)之一。對于一些簡單的情況，可以通過目前的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行預(yù)測。但對于大多數(shù)工業(yè)過程，這些關(guān)系式并不適用。本文利用商業(yè)化軟件FLUENT作為計(jì)算平臺，把計(jì)算流體力學(xué)(CFD)與兩相流流動結(jié)合起來預(yù)測阻力系數(shù)。在此過程中，固體顆粒的沉降速度被作為衡量阻力系數(shù)的指標(biāo)，用來與實(shí)驗(yàn)測量所得值進(jìn)行比較。首先，采用CFD技術(shù)對單相流體流動的情況進(jìn)行模擬。本文所模擬的過程基于Brucato
2、等人所做的阻力系數(shù)測量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。計(jì)算是在三維體系中展開，在滿足收斂以及質(zhì)量守恒條件后，得到了在三個(gè)攪拌水平(300rpm、500rpm和700rpm)、不同湍流模型(k-￡和k-aRNG模型)下的單相流場。在單相流模擬的基礎(chǔ)上，本文引入了歐拉多相模型對固體顆粒在湍流場中的沉降過程進(jìn)行了預(yù)測。主要考察了在300rpm下，不同阻力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式以及不同進(jìn)口流速對固體沉降速度的影響。由于歐拉模型需要首先輸入適用于所模擬情況的阻力系數(shù)關(guān)聯(lián)式，而現(xiàn)存的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式對于本文所涉及的情況均不適用，因而使得由歐拉模型所得固體沉
3、降速度與實(shí)驗(yàn)測量值相比有較大的差距。最后，由單相流流場，本文引入了基于拉格朗日法的離散相模型對固體顆粒在湍流場中的沉降過程進(jìn)行模擬。主要考察了在300rpm，500rpm和700Ipm三種攪拌水平下，不同步長因子、不同時(shí)問步長、不同湍流模型以及不同固體顆粒入射方式對固體沉降速度的影響。由所預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值比較可知，相對于歐拉法，拉格朗同法更加適用于固液相流體力學(xué)計(jì)算。關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué)多相流模型歐拉拉格朗同阻力系數(shù)ABSTRACTSolidparticles’dispersionorsuspensioninafl
4、uidphaseisoftenapractiseinmanyIndustrialprocesses．Theparticledragcoefficientisoneofthemostimportanthydrodynamicparametersinvolvedinthemodelinganddesignofsuchprocesses．Manyempiricalfunctionsanddatacorrelationsforpredictingthedragcoefficientcallbefoundinliteratu
5、res．Forsomesimplecases，thosecorrelationsaregoodenoughtogiveaccurateresults．However，theycouldnotbeapplicableswhenappliedtoindustrialprocess．Theobjectiveoftheworkreportedinthisthesisistointegratingcomputationalfluiddynamics(CFD)andtwo—phaseflowmodelstopredictthe
6、dragcoefficient．AcommercialCFDcodeFLUENTisemployed．Inthesimulations，thesolidsettlingvelocitiesweretakenastheindexrepresentingthedragcoefficientandcomparedwiththeexperimentalones．TheCFDmodelbuiltinthisworkisbasedonaspeciallydesignedexperimentalset—upbyBrucatoet
7、．a(chǎn)1．formeasuringdragcoefficient．3Dsinglephaseflowfeldsweresimulatedatthreerotationspeeds(300rpm，500rpmand700rpm)．Twodifferentturbulencemodels他吒andk_￡RNGmodel)wereusedforcomparisons．Basedondevelopedsinglephase，Eulermulti-phasemodelwasusedtopredict‘thesolidsettl
8、inginaturbulencefield．Theeffectsofdifferentdragcoefficientempiricalexpressionsinletvelocityonthesettlingvelocitieswereevaluated．Theresultsshowthepredictedsettlingvelocitiesareinsig
