开槽阳极对铝电解气液两相流及气泡分布特性影响的数值模拟

基于计算流体动力学原理,建立了全尺度三阳极铝电解槽内气液两相流三维CFD-PBM耦合计算模型,采用Grace曳力系数模型和Simonin湍流扩散力模型分别计算气液相间曳力和湍流扩散力,研究和讨论了开槽阳极对阳极底掌区域内气液两相流体流动及气泡分布特性的影响。结果表明,电解质流场预测结果与文献测试结果吻合良好;对阳极进行开槽可明显加快气泡的逸出方式,从而改变电解质流场和气体体积分数分布;长度方向开槽可明显降低气体体积分数和减小气泡索特平均直径。     

基于湿法冶金过程中气-液两相流体力学特性的CFD模拟

采用E-E与PBM模型耦合,探究不同搅拌速率、通气速率、液体黏度下搅拌釜内气-液两相流体力学特性。重点模拟和讨论不同搅拌速率、通气速率、液体黏度下瞬态气含率、液体速度、气泡直径分布等气-液两相流体力学参数,使密闭搅拌釜内气-液两相流体运动状态可视化,为湿法冶金气-液搅拌过程优化操作条件提供指导。     

双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽气液分散特性的数值模拟

采用基于气泡聚并和破碎机理的群体平衡(PBM-MUSIG)模型,对双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽内的气液分散特性进行了数值模拟;考察了不同通气量和操作转速下气液搅拌槽内流体流动,局部气含率和气泡尺寸的分布规律.模拟结果表明:通气工况下搅拌槽内的液相流场具有双循环流动形式;采用PBM-MUSIG模型预测的局部气含率分布与文献实验数据吻合较好;搅拌槽内气泡尺寸随转速增加而减小,随气量增加而增大;桨叶排出流区域内气泡尺寸较小,近壁区和循环区内气泡尺寸较大.     

表面曝气反应器中气泡尺寸分布测量

合理处置矿山开采过程中产生的废水是绿色矿山建设中必要且重要环节,表面曝气处理废水有助于节约能耗。本研究开展了表面曝气反应器内气泡局部性质分布的测量,将为反应器准确设计奠定基础。采用新研制的侵入式远心照相多相测量仪,对表面曝气反应器内气泡直径分布进行了系统测量,进一步获得了相界面积和气含率分布,重点考察了轴向位置和搅拌转速2个因素。研究结果表明:与相同转速下分布器供气的气液搅拌反应器相比,表面曝气反应器中气泡尺寸更小;沿轴向逐渐远离液面,气泡尺寸逐渐减小,同时气泡数量也逐渐变少;随着转速增大,吸入气泡增多,平均气泡尺寸变大。为了强化表面曝气反应器内气液分散过程,采用浅层床设计,同时在功率允许范围内可适当提高转速。本研究将为绿色矿山废水高效处理提供一种新的选择。     

双流体模型在AOD熔池流场数学模拟中的应用

基于气液双流体模型和湍流的修正k-ε模型,考虑了多股气流侧吹操作对熔池流场的影响,以及AOD熔池内气液两相流的行为和两相间的动量传输,建立了AOD多股气流侧吹精炼过程中熔池内流体流动的数学模型,并对宝钢股份不锈钢事业部120 tAOD原型和线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体的流动作了模拟,结果表明,确实可以采用双流体模型来模拟AOD精炼过程中熔池内流体的流动;用该模型计算的结果表明,整个熔池流体处于活泼的搅拌和循环运动状态。     

新型侧搅拌流化床气-固流化质量的模拟

在流态化炼铁的过程中,由于气-固分布不均匀,导致节涌、沟流、气体利用率低、粘结失流等现象,甚至出现死床的状况.本实验建立新型侧搅拌流化床反应器的物理模型,研究了搅拌方式、空气体积流率、搅拌器转速、搅拌器倾斜角度四个因素对流化床内颗粒与气泡运动行为及压强变化规律的影响.结果表明:侧搅拌流化床的气-固流化质量优于垂直搅拌流化床,气泡尺寸显著减小;空气体积流率的增加会使流化床内颗粒运动情况加剧,气泡尺寸增大,压强变化加剧;搅拌桨转速增加可有效地剪切、破碎床内气泡;倾斜角度为45°的侧搅拌流化床内的气-固流化质量最优.     

贫化电炉气液混合顶吹的气泡群形态及搅拌效果

针对贫化电炉还原油枪中气、油混合顶吹对渣层搅拌效果的研究,等比例制作贫化电炉水模型,进行气液混合喷吹实验。实验结果表明：顶吹气液两相混合射流在熔池中形成大小不一的气泡或气泡群,气泡本身的形变、破裂以及气泡间的团聚运动决定了油枪对熔池的搅拌效果。通过测量不同流量下气泡群尺寸的变化,分析气液流量混合比对熔池搅拌效果的影响。     

连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为

针对连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为,发展了耦合流动-传热凝固-气泡运动的大涡模拟模型,研究了结晶器凝固坯壳内钢液的非稳态湍流场和氩气泡的瞬态运动特征.结果表明,凝固坯壳对结晶器内钢液流场有较大影响,液相区内钢液流动不对称,导致气泡的运动和捕捉位置分布不均匀;小尺寸的气泡更容易运动到液相穴较深的区域;且随着拉...     

气-气式文丘里管射流反应器模拟及优化

针对稀土氯化物热解制备稀土氧化物所用文丘里射流热解反应器,采用ANSYS中气-气两相流模型仿真,采用三维稳态算法,选择欧拉多相流模型,选取有限体积法离散微分方程,对于射流反应器内的湍流流动采用标准k-ε双方程模型,对文丘里管射流反应器内的气-气两相流进行了数值模拟.对不同条件下反应器中的二氧化碳的质量分数情况做了详细考...     

艾萨炉水模型内气泡运动的模拟

根据相似原理制作艾萨炉水模型,采用计算流体力学(CFD)中的VOF模型对水模型内气泡运动进行数值模拟研究,模拟结果与实验结果吻合良好。研究显示:从喷枪喷出的高速气流在熔池中形成气泡,膨胀、上浮至液面处破裂,熔池内的液体在气泡周围做环流运动,气泡频率随气体流量的增加而减小。通过膨胀-脱离模拟并结合气泡受力情况,进一步验证了模拟结果的合理性。