鼓泡床流体力学特性研究

在直径45 mm的鼓泡床冷态装置中,以煤油作为液相,氮气作为气相,研究了气含率、气泡平均粒径、两相相间滑动速度的变化规律。结果表明:反应器内流体的流动处于气泡聚并控制区,气含率随着两相流速的增加而增加;气泡平均粒径随着气相表观流速的增加而增加,随着液相表观流速的增加而降低。实验发现,在相同的条件下,与较小直径反应器相比,随着反应器直径的增大,气泡聚并作用增强,气含率下降,气泡粒径增大。     

高温鼓泡床内气固两相流动的数值模拟

针对高温鼓泡床内的气固两相流动,在热态鼓泡床中试装置的基础上建立了鼓泡床物理模型,采用团聚曳力模型对高温鼓泡床内气固两相流动进行模拟研究。模拟结果表明,当颗粒当量直径为235μm时,模拟得到的床层密度与实验值吻合较好;随温度的升高,气固曳力增大,使得床层密度有所降低;对颗粒体积分数的概率分布及压力脉动方差的分析表明,随温度的升高,固相中的颗粒减少,而气相中的颗粒增多,同时气泡尺寸有所增大,床层气固两相运动更加剧烈。     

喷动-流化床整体式多喷嘴效应CFD模拟

建立一种整体式多喷嘴喷动 流化床结构,采用双流体模型(CFD)对其内气 固两相流动进行数值模拟,在传统柱锥型喷动床锥体对称的两侧开若干缝隙,形成辅助多喷嘴喷动床,使其产生喷动 流化床的效果。通过CFD数值模拟获得多喷嘴喷动 流化床内颗粒体积分数、颗粒速度及空隙率等,并将模拟结果与单喷嘴喷动床进行对比,数值模拟证明了整体式多喷嘴喷动 流化床结构的可行性。与常规喷动床相比,整体式多喷嘴喷动 流化床能够有效增强喷动床内气 固两相流动,并且加强了单喷嘴喷动床环隙区底部颗粒运动死区的流动,同时省略了旁路供气辅助设备。     

采用氙气的鼓泡床流体力学特性研究

Xenon was used as gas phase to investigate the hydrodynamic characteristics in a bubble column. It was found that the flow pattern is mainly in the churn-turbulent flow regime by analysing the relationship between the slip velocity and gas holdup. The influences of operating conditions on the gas holdup and Sauter mean diameter were studied. The experimental results show that the Sauter mean diameter decreases with the increase of energy dissipation rate. A new correlation was developed to predict the Sauter mean diameter with an average error less 15%.     

射流鼓泡反应器内气泡分布特性

采用气体分布盘和缩径式液体喷嘴的射流鼓泡反应器冷模实验装置,以空气-水作为模拟体系,考察了表观气速(ug)和喷嘴出口液速对气泡分布特性的影响。实验结果表明,在不同ug下,平均气含率均随着喷嘴雷诺数(Re_j)的增大而增大,平均气含率经验关联式计算值与实际值的平均相对偏差为8%。射流鼓泡反应器中心处气含率较高,边壁处气含率较低;随着Re_j的增大,气含率最高点向壁面方向移动,径向气含率分布趋于均匀。随着Re_j的增大,气泡具有不同的运动轨迹和分布状态,从类似字母"C"逐步演变为类似字母"B"和"A"。     

催化臭氧化三相环流反应器的CFD模拟

采用欧拉法对环流反应器中气-液-固三相流动进行计算流体力学模拟研究,通过氧气-水-催化剂冷态实验体系的实验数据验证模型与参数。实验结果表明,反应器环隙区域液相环流的主要推动力为反应器中心气流上升造成的套管内外压力差。从操作条件优化和反应器设计角度,提出提高环隙区域气含率的两种方法——增大环隙套管内外压力差和降低气泡直径。结合实验工况探索了不同气流量下反应器内流体流动状态,为优化热态反应器操作提供理论依据。     

组合气-固环流床与常规气-固环流床流动特性的比较

针对石油炼制装备中所涉及的组合气-固环流床和常规气-固环流床,通过大型冷模实验对二者整体流动特性和局部流动特性进行了对比研究。结果表明：在导流筒区表观气速、环隙区表观气速和床层内颗粒静床高度相同的条件下,组合气-固环流床和常规气-固环流床的导流筒区整体平均固含率、环隙区整体平均固含率及两区整体平均固含率差差别较小,组合气-固环流床内的颗粒环流速度较大。在床层各区域局部流动特性上,在分布器区和导流筒区下部,组合气-固环流床的局部固含率和颗粒速度均较大;在导流筒区中部,二者的局部固含率和颗粒速度均差别较小;在导流筒区上部和气固分离区,组合气-固环流床的局部固含率较小,颗粒速度较大;在环隙区,二者的局部固含率差别较小,而组合气-固环流床的颗粒速度较小。     

鼓泡塔与气流内循环式反应器内两相流模拟

利用计算流体力学软件FLUENT6.2对低气速下的鼓泡塔和气流内循环式反应器内的湍流两相流动进行了二维非定常模拟,两相流模型为欧拉模型(双流体模型),湍流模型为标准k-ε模型。将两种反应器的模拟结果进行了比较,结果显示,由于气升式反应器内存在导流筒,使得两种反应器内的两相流动特性有较大的不同。对此进行了定量的研究,并与相关文献的研究结论进行了对比分析。     

入口缓冲挡板对洗涤器内流动特征的影响

当洗涤器入口流速较大时,通常需要在入口处加缓冲挡板,这将直接影响洗涤器内的流场。本文对不同型式的缓冲挡板的影响状况进行了数值模拟,结果表明:加缓冲挡板能够避免产生过大的水平速度,从而避免液滴撞击壁面导致减弱洗涤效果;同时有竖直弧形和上部水平挡板时,洗涤器内气体以竖直向上流动为主,该流动状态有利于提高液滴在洗涤器内的停留时间,强化气液接触和反应,进而改善洗涤效果。     

重油催化裂化反应历程数值模拟Ⅱ.重油催化反应历程数值模拟

采用流动反应耦合模型模拟了提升管反应器内的重油催化裂化过程。结果表明，重油催化裂化反应主要发生在喷嘴附近，在该区域有45％（质量分数，下同）的重油转化为汽油和柴油。在距喷嘴12m处，重油转化率达到70％左右；随着管内反应区与喷嘴之间距离的增加，汽油产率逐渐上升，但距喷嘴12m以远的反应区内，汽油产率基本保持不变。从汽油组成的变化来看，汽油中烯烃的质量分数随着提升管内反应区与喷嘴之间距离的增加一直处于下降趋势，由喷嘴区域的60％降至提升管出口位置的42％左右；汽油中烷烃含量则一直呈增加趋势，而汽油中环烷烃和芳烃含量变化较小。     

模拟移动床物料进出管线优化的CFD模拟

模拟移动床吸附分离技术主要用于分离沸点接近但是被吸附能力不同的混合物,生产高纯度产品。液相模拟移动床每个吸附剂床层均设置物料进、出管线。物料进、出管线的数量和位置,是模拟移动床吸附分离工艺的重要影响因素。通过计算流体力学（CFD）模拟确定了物料进、出管线的数量,以及各股物料在管线中的排列位置和进、出料顺序,并根据计算结果,对工艺进行了优化,确定了生产高纯度产品的液相模拟移动床物料进、出管线冲洗工艺。     

基于CFD的旋流器油水分离仿真研究

旋流器是对油田采出液进行油水分离的重要设备,旋流腔流场特性是研究其分离能力的重要依据,但是通过试验的方式无法全面地揭示其流场性质。应用CFD技术对其流场特性进行了研究,借助于计算机仿真技术,对旋流器油水分离过程进行了数值模拟,得到了旋流腔内压力、速度、含油体积百分数等物理量的变化规律。通过计算机仿真的方法对旋流器结构进行优化,既节约成本,又缩短了新产品的开发周期。     

颗粒碰撞恢复系数对循环流化床提升管内气固流动模拟的影响

将基于能量最小多尺度方法的曳力模型耦合到欧拉-欧拉双流体模型中,采用全滑移边界条件处理壁面处的颗粒相,对颗粒相为Geldart A类颗粒的循环流化床体系进行了模拟研究。考察了6种颗粒碰撞恢复系数(ess)(0,0.5,0.8,0.9,0.99,0.995)对提升管内轴向空隙率和颗粒循环量等气固流动特性的影响。模拟结果表明,由6种ess计算的轴向空隙率分布结果均呈现典型的底部密相区、中间过渡区和顶部稀相区的"S"型分布;ess较大(0.99,0.995)时能够提高提升管内轴向空隙率分布预测值和实测值的吻合程度,预测值更真实。;当ess=0.99,0.995时,提升管底部的颗粒相浓度分布预测结果呈现典型的"环-核"结构特征;ess对提升管底部颗粒相浓度和速度径向分布的影响较大。     

PDC钻头井底流场CFD仿真及二次开发

利用计算流体动力学技术,优化PDC钻头水力结构是一种经济有效的手段。文章通过对PDC钻头在井底的三维流场进行数值模拟,考虑喷嘴布置的不同位置、间距及喷射角度等因素的影响,研究流体在井底的流动特性及井底净化机理,优化PDC钻头的水力结构。从工程设计的便捷、高效原则出发,以VB．NET为工具对Phoenics软件进行二次开发,建立专用平台,更方便地对不同工况条件下的PDC钻头进行数值模拟。     

循环流速对环管反应器内液-固二相流动影响的CFD模拟

以聚丙烯工艺中的环管反应器(包括环管与轴流泵)为研究对象,首先通过CAD软件绘出该反应器的三维模型,然后在Gambit软件中划分该系统的网格。在此基础上,建立了环管反应器内液-固两相的"颗粒动力学-欧拉双流体"模型。其中,采用颗粒动力学描述固相(颗粒相)黏度与压力,采用多重坐标系模型描述轴流泵。采用上述模型模拟了循环流速对环管反应器内液-固两相流动行为的影响。结果表明,高循环流速有助于颗粒在环管"直管"部分均匀分布,但将造成颗粒在环管"弯管"部分不均匀分布。     

Numerical Simulation of Flow in Flowrate Measurement Section of Natural Gas Pipelines

1. Introduction It is important to measure the flowrate of natural gas during its production, transportation, and consumption. Accurate and reliable measurement of natural gas directly influences the economic benefit of both suppliers and consumers. Many experiments on natural gas measurement have been performed based on various flowmeters in recent years. The experimental results show that the measurement accuracy of flowmeters is affected by many factors. However, the state of flow in the p…     

基于CFD的中心龙卷流型搅拌槽数值分析

中心龙卷流型搅拌槽是一种新型高效节能的搅拌设备,搅拌混合性能优良。运用CFD方法,对其内部流场进行数值模拟,分析比较了3种结构的导流板对槽内流体流动状况的影响,计算了搅拌功率准数并与已有研究成果进行了比较。计算结果表明:①中心龙卷流型搅拌槽的功率准数较小,节能效果显著。②导流板结构不同,对流场会产生比较大的影响。③导流板Ⅲ可在槽中心形成较为理想的中心龙卷流,有利于固体颗粒的悬浮。     

基于计算流体力学热流固耦合仿真的换热器折流板结构优化

采用多物理场耦合方法,建立了管壳式换热器的计算流体力学(CFD)热流固耦合仿真分析模型,对20种不同折流板结构参数的管壳式换热器进行了流动与传热的数值模拟。CFD仿真计算结果显示,换热器的折流板间距和折流板缺口高度对流动和传热的影响相互关联,不能进行单目标优化设计。以JF因子作为换热器综合性能的评价准则,对管壳式换热器的折流板间距和折流板缺口高度进行了结构优化设计,提出在换热器内径(d)200 mm、换热管长1 140 mm、并流条件下,该换热器的最佳折流板间距为80 mm(折流板数目为10),最佳折流板缺口高度为0.3d(即60 mm)。