本文關(guān)鍵詞：攪拌槽內(nèi)單顆粒臨界懸浮特性的實(shí)驗(yàn)研究和模擬

  更多相關(guān)文章： 單顆粒 固液懸浮 RT槳 直接數(shù)值模擬 攪拌槽

【摘要】：固液懸浮在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用,諸如化學(xué)與制藥工程、水處理過(guò)程、結(jié)晶反應(yīng)體系等。攪拌槽內(nèi)固液懸浮機(jī)理的研究,主要是集中在顆粒群的宏觀運(yùn)動(dòng)特性上,在顆粒尺度上并不能很好的解釋顆粒與周?chē)黧w間的相互作用機(jī)理。近年來(lái),為了從根本上理解顆粒懸浮的機(jī)理,已有研究者開(kāi)始關(guān)注單個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)行為。但在前人的研究中,使用的槳型結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,顆粒的運(yùn)動(dòng)是在層流條件。本論文研究了RT槳方形攪拌槽內(nèi)(C=0.25T),單顆粒在不同雷諾數(shù)條件下的運(yùn)動(dòng)特性,通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)獲得了顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等信息。結(jié)合LBM方法對(duì)實(shí)驗(yàn)操作條件進(jìn)行了直接數(shù)值模擬,得到了顆粒的運(yùn)動(dòng)以及周?chē)鲌?chǎng)的詳細(xì)信息。結(jié)果表明：(1)Re≈30,玻璃珠在臨界條件下的運(yùn)動(dòng)行為與文獻(xiàn)中圓盤(pán)槳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為類(lèi)似,RT槳作用下顆粒的臨界懸浮轉(zhuǎn)速比圓盤(pán)槳低約10%。RT槳的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。與圓盤(pán)槳的模擬結(jié)果相比,RT槳攪拌槽內(nèi)的壓強(qiáng)分布是不對(duì)稱(chēng)的,顆粒上下兩端的壓強(qiáng)差二者基本相同。(2)Re≈240,玻璃珠在臨界條件下的運(yùn)動(dòng)行為與Re≈30時(shí)比較相似。不同粒徑的玻璃珠對(duì)應(yīng)的臨界懸浮轉(zhuǎn)速差異較小(約2%),即可以忽略粒徑的影響。對(duì)比了10mm玻璃珠的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,二者基本一致。在該雷諾數(shù)條件下,顆粒的凈重力是決定顆粒懸浮的主要因素。(3)Re=300～1400,顆粒在槽底的運(yùn)動(dòng)軌跡變得比較不規(guī)則,可以用一個(gè)平均速度來(lái)描述顆粒在槽底的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。通過(guò)PIV技術(shù)獲得了實(shí)驗(yàn)條件下攪拌槽內(nèi)的單相流場(chǎng),與模擬結(jié)果相比,二者基本一致。
【關(guān)鍵詞】：單顆粒 固液懸浮 RT槳 直接數(shù)值模擬 攪拌槽
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ051.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 文獻(xiàn)綜述13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 實(shí)驗(yàn)研究13-14
• 1.3 顆粒受力分析14-16
• 1.4 顆粒運(yùn)動(dòng)特性的研究方法16-18
• 1.4.1 拍照法16-17
• 1.4.2 粒子圖像測(cè)速技術(shù)17-18
• 1.5 數(shù)值模擬18-21
• 1.5.1 連續(xù)相模型18-19
• 1.5.2 分散相模型19-21
• 第二章 研究方法和測(cè)試技術(shù)21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 PⅣ系統(tǒng)及計(jì)算方法21-22
• 2.2.1 PⅣ系統(tǒng)21-22
• 2.2.2 PⅣ計(jì)算方法22
• 2.3 顆粒運(yùn)動(dòng)的捕捉和處理方法22-24
• 2.3.1 高速攝像技術(shù)22-23
• 2.3.2 數(shù)字圖像處理方法23
• 2.3.3 顆粒運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算23-24
• 2.4 直接數(shù)值模擬24
• 2.5 實(shí)驗(yàn)裝置和體系24-29
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)裝置24-28
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)體系28-29
• 2.6 數(shù)據(jù)采集參數(shù)29-31
• 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論31-63
• 3.1 Re≈30時(shí)顆粒的臨界懸浮運(yùn)動(dòng)31-42
• 3.1.1 引言31
• 3.1.2 研究案例31
• 3.1.3 顆粒臨界懸浮轉(zhuǎn)速N_(LO)的確定31-32
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32-36
• 3.1.5 模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比討論36-42
• 3.2 Re≈240時(shí)顆粒的臨界懸浮運(yùn)動(dòng)42-50
• 3.2.1 引言42
• 3.2.2 研究案例42
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論42-45
• 3.2.4 模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比45-50
• 3.3 Re=300～1400時(shí)顆粒的懸浮運(yùn)動(dòng)50-63
• 3.3.1 引言50
• 3.3.2 研究案例50
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-58
• 3.3.4 攪拌槽內(nèi)的流場(chǎng)分析58-63
• 第四章 主要結(jié)論與展望63-65
• 4.1 主要結(jié)論63-64
• 4.1.1 Re≈3063
• 4.1.2 Re≈24063
• 4.1.3 Re=300～140063-64
• 4.2 本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)64
• 4.3 研究展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-71
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 導(dǎo)師及作者簡(jiǎn)介73-74
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書(shū)74-75

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本文編號(hào)：587529