單孔浸沒式頂吹氣液攪拌的實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringExperimentalandNumericalSimulationResearchontheGas—LiquidStirringCharacteristicsofImmersionTopBlownfromSingleOrificeMasterCandid

2、ate：Major：Supervisor：WeiLuMechanicalEngineeringProfXingdongWangWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430081，PRChinaMay，2016摘要氣體通過頂部浸沒管噴吹進入液體，形成氣泡攪動液相，影響流場的現(xiàn)象十分普遍，常見于冶金、化工、生物等領域。通過氣體噴吹，能夠帶來諸如各成分充分混勻、容器內溫度分布均勻和夾雜

3、物去除等一系列有利效果。因此，對浸沒式頂吹的氣液流場攪拌規(guī)律進行深入研究對于指導工業(yè)中的生產(chǎn)與設計具有重要意義。本文在現(xiàn)有氣液噴吹攪拌研究的基礎上，通過實驗與數(shù)值模擬的方法研究了單孑L浸沒式頂吹的流場攪拌規(guī)律。所做工作不僅可以為相應的氣液兩相噴吹攪拌評價體系提供具有普適性的理論與方法支撐，而且也能為工業(yè)生產(chǎn)提供一定的基礎技術支持。主要的研究工作如下：(1)建立了本文單孔浸沒式頂吹氣液攪拌的實驗研究模型，搭建了單孔浸沒式頂吹水模實驗平臺，

4、利用高速相機進行拍攝記錄。獲得了多種進氣量、噴管插入深度等條件下連續(xù)的圖片，進行了基于攪拌功的氣泡脫離尺寸統(tǒng)計與分析。(2)提出了在不借助專業(yè)儀器且能準確、全面量化液相攪拌效果的前提下，根據(jù)對水模實驗所得的連續(xù)圖片，進行基于圖片分塊策略和NCC算法的相似度的特征計算方法，并運用該方法研究了不同工況下單孔浸沒式頂吹對流場的攪拌效果。(3)針對單孔浸沒式頂吹攪拌水模實驗的原型結構，進行了三維數(shù)值建模及仿真，對水模實驗容器內部的流場動態(tài)特性進