基于拉格朗日方法的脈沖篩板萃取柱數(shù)值模擬.pdf

1、脈沖篩板萃取柱是核工業(yè)中常用的乏燃料后處理設(shè)備之一,它的生產(chǎn)能力和萃取效率受到兩相流體流動特性的影響,其中分散相液滴的微觀運(yùn)動行為是關(guān)鍵影響因素之一。本文借助計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent模擬了不同操作條件下標(biāo)準(zhǔn)篩板萃取柱內(nèi)液滴直徑的變化趨勢,為以后脈沖篩板萃取柱的模型化和設(shè)計(jì)放大提供了新的有益的信息。
　　建立歐拉-拉格朗日坐標(biāo)系下的兩相流動方程?？紤]液滴運(yùn)動過程中所受的曳力、浮力、升力及壓力梯度,但不考慮液滴的聚并破碎行為,曳力

2、模型選用球形曳力模型(SchillerandNauman’sandNewton’s模型),選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙流體湍流模型,采用壓力-速度耦合求解器及SIMPLE離散算法對方程組進(jìn)行求解計(jì)算,得出兩相流速分布情況。并比較統(tǒng)一直徑和R-R(Rosin-Rammler)直徑分布下的分散相流速分布,分析兩種直徑分布下的兩相運(yùn)動狀態(tài)共通點(diǎn)和差別,之后比較不同操作條件下,具有R-R直徑分布的液滴直徑變化規(guī)律。
　　對液滴統(tǒng)一直徑2mm下的兩相湍

3、流方程進(jìn)行模擬求解,模擬結(jié)果表明,連續(xù)相速度受到分散相液滴的影響,特別是在中心軸線附近影響更為顯著。不同時刻液滴速度分布相類似,并沒有明顯的周期性變化。而停留時間的長短是與液滴速度大小呈現(xiàn)相反的變化。計(jì)算R-R粒徑分布下的兩相湍流控制方程,計(jì)算得出連續(xù)相受到注入液滴群的影響速度所發(fā)生的變化,連續(xù)相徑向速度分布較為均勻。又對某處液滴噴入后的速度變化、停留時間分布進(jìn)行了探討,入射面中心注射的不同液滴運(yùn)動速度不同,產(chǎn)生了徑向擴(kuò)散效應(yīng),尺寸越小

4、的液滴越容易發(fā)生徑向擴(kuò)散,液滴速度分布云圖顯示大液滴較容易碰到壁面而被壁面吸收。而靠近壁面處的點(diǎn)(-0.05,-0.03)m處不同液滴群的停留時間分布表明大直徑液滴的停留時間比小液滴停留時間要短,其中2mm直徑的停留時間與統(tǒng)一液滴直徑2mm時的液滴最大停留時間一致。對不同操作條件下液滴的直徑變化趨勢進(jìn)行了模擬分析。分析結(jié)果表明,液滴直徑隨著連續(xù)相速度增大不斷減小,隨著分散相速度增大不斷減小;隨著脈沖速度增大不斷減小。并采用origin對