鼓泡結(jié)晶管內(nèi)氣——液兩相流計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬.pdf

1、在能源、動(dòng)力、核能、石油、化工、冶金、制冷、低溫、環(huán)境保護(hù)以及航天技術(shù)等許多工業(yè)部門(mén),氣液兩相流的應(yīng)用都非常普遍。在結(jié)晶、攪拌等化工單元操作中也常常出現(xiàn),并且占有重要地位。對(duì)于簡(jiǎn)單的流動(dòng)可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)其流動(dòng)狀況,但是這些關(guān)系式并不能呈現(xiàn)整體流動(dòng)效果。隨著鼓泡結(jié)晶的迅速發(fā)展、應(yīng)用物系不斷增加,鼓泡結(jié)晶過(guò)程中的氣液兩相流在結(jié)晶過(guò)程中的地位更為重要。目前鼓泡結(jié)晶中氣液兩相流的研究,主要是針對(duì)特定氣速和脈沖時(shí)間進(jìn)行,并未考慮其他因素(溫度

2、、脈沖時(shí)間、脈沖時(shí)間間隔等)對(duì)兩相流的影響,因此全面研究影響氣液兩相流的因素顯得十分必要。
　　 本文以商業(yè)化計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT作為計(jì)算平臺(tái),選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來(lái)描述結(jié)晶管內(nèi)的氣液兩相流流動(dòng)過(guò)程,并對(duì)兩相流中的流動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析,結(jié)合鼓泡結(jié)晶相關(guān)原理,確定較為適合的結(jié)晶器結(jié)構(gòu)、氣速、進(jìn)氣方式,以及相關(guān)因素變化對(duì)兩相流場(chǎng)的影響。
　　 為便于對(duì)鼓泡結(jié)晶管內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的模擬計(jì)算,對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行二維簡(jiǎn)化,用GAMB

3、IT軟件建立計(jì)算域幾何模型,選擇VOF模型,利用CFD技術(shù)對(duì)不同管徑結(jié)晶管內(nèi)氣液兩相流進(jìn)行模擬?？紤]到彈狀流對(duì)結(jié)晶純度的促進(jìn)作用,根據(jù)脈沖進(jìn)氣條件下彈狀流形成的難易程度、形成彈狀氣泡的快慢、相含率分布、動(dòng)壓力分布以及速度場(chǎng)分布,分析確定較為合適的結(jié)晶管管徑。對(duì)最優(yōu)鼓泡結(jié)晶管徑中連續(xù)、脈沖進(jìn)氣方式進(jìn)行模擬,定性分析兩相流型對(duì)晶層生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。不同工況對(duì)氣液兩相流的影響進(jìn)行模擬分析,如:不同進(jìn)氣方式(連續(xù)和脈沖進(jìn)氣)、不同脈沖時(shí)間、不同間