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搅拌槽微观混合的数值模拟研究

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搅拌槽微观混合的数值模拟研究
论文目录
 
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-16页
1 引言第16-54页
  1.1 微观混合简述第16-18页
  1.2 微观混合实验研究方法及进展第18-27页
    1.2.1 微观混合的实验研究方法第19-22页
    1.2.2 单相搅拌槽研究进展第22-23页
    1.2.3 气液搅拌槽研究进展第23-24页
    1.2.4 固液搅拌槽研究进展第24-26页
    1.2.5 液液、气液液、气液固搅拌槽研究进展第26-27页
  1.3 微观混合数值模拟进展第27-37页
    1.3.1 经验模型第27页
    1.3.2 机理模型第27-32页
    1.3.3 基于CFD方法的模型第32-37页
  1.4 搅拌槽CFD技术第37-49页
    1.4.1 湍流数值模拟方法第38-46页
      1.4.1.1 直接数值模拟第39-40页
      1.4.1.2 雷诺时均方法第40-43页
      1.4.1.3 大涡模拟第43-46页
    1.4.2 多相流动数值模拟方法及研究进展第46-49页
  1.5 本文主要研究内容第49-54页
    1.5.1 CFD耦合E-Model用于单相搅拌槽微观混合的数值模拟研究第50-51页
    1.5.2 CFD耦合E-Model用于多相搅拌槽微观混合的数值模拟研究第51页
    1.5.3 CFD耦合E-Model数值模拟进料管返混第51页
    1.5.4 CFD耦合DQMOM-IEM用于单相搅拌槽微观混合的数值模拟研究第51-52页
    1.5.5 CFD耦合DQMOM-IEM数值模拟搅拌槽内反应PLIF过程第52-54页
2 CFD耦合E-Model用于单相搅拌槽微观混合的数值模拟研究第54-82页
  2.1 引言第54-55页
  2.2 数学模型第55-59页
    2.2.1 Engulfment机理模型(E-model)简介第55-56页
    2.2.2 CFD耦合卷吸机理模型的新方法第56-59页
  2.3 数值计算第59-64页
    2.3.1 搅拌槽结构参数及反应体系第59-63页
      2.3.1.1 实验体系(Case 1)第60-61页
      2.3.1.2 实验体系(Case 2)第61-63页
    2.3.2 数值模拟策略第63页
    2.3.3 数值模拟具体步骤第63-64页
  2.4 结果与讨论第64-79页
    2.4.1 流场模拟验证第64-66页
    2.4.2 进料离散份数σ的确定第66-67页
    2.4.3 不同操作条件下Case 1中反应物NaOH浓度随时间的变化第67-70页
    2.4.4 不同操作条件下Case 2中反应物H_2SO_4浓度随时间的变化第70-74页
    2.4.5 搅拌转速和进料位置对离集指数的影响第74-78页
    2.4.6 不同操作条件下混合分数方差的分布第78-79页
  2.5 本章小结第79-82页
3 CFD耦合E-Model用于多相搅拌槽微观混合的数值模拟研究第82-108页
  3.1 引言第82-83页
  3.2 数学模型第83-87页
    3.2.1 多相流场的模拟第83-87页
      3.2.1.1 模型方程第83页
      3.2.1.2 相间动量传递第83-84页
      3.2.1.3 固液两相曳力模型第84-85页
      3.2.1.4 气液两相曳力模型第85页
      3.2.1.5 气泡直径第85-87页
    3.2.2 微观混合模型第87页
  3.3 数值计算第87-90页
    3.3.1 搅拌槽结构参数及反应体系第87-89页
    3.3.2 数值模拟策略第89-90页
    3.3.3 数值模拟具体步骤第90页
  3.4 结果与讨论第90-106页
    3.4.1 流场模拟验证第90-94页
    3.4.2 气液搅拌槽微观混合模拟结果与讨论第94-101页
      3.4.2.1 不同操作条件下反应物H_2SO_4浓度随时间的变化第96-98页
      3.4.2.2 搅拌转速和进料位置对离集指数的影响第98-101页
    3.4.3 固液搅拌槽微观混合模拟结果与讨论第101-106页
      3.4.3.1 固液搅拌槽流场模拟第101-105页
      3.4.3.2 搅拌转速和相含率对离集指数的影响第105-106页
  3.5 本章小结第106-108页
4 CFD耦合E-Model数值模拟进料管返混第108-122页
  4.1 引言第108-110页
  4.2 搅拌槽结构参数及反应体系第110-111页
  4.3 数值计算方法第111-112页
    4.3.1 数值模拟策略第111页
    4.3.2 平均混合分数及其方差第111-112页
  4.4 单层Rushton桨搅拌槽数值模拟结果与讨论第112-120页
    4.4.1 进料管出口速度矢量分布第112-115页
    4.4.2 进料管口平均混合分数及其方差的分布第115-118页
    4.4.3 CFD耦合E-model模拟离集指数第118-120页
  4.5 本章小结第120-122页
5 CFD耦合DQMOM-IEM用于单相搅拌槽微观混合的数值模拟研究第122-146页
  5.1 引言第122-123页
  5.2 DQMOM-IEM微观混合模型第123-128页
  5.3 搅拌槽结构参数及反应体系第128-129页
  5.4 数值计算第129-131页
    5.4.1 数值求解方法第129-131页
      5.4.1.1 流场稳态模拟边界条件第130页
      5.4.1.2 DQMOM-IEM微观混合模型求解条件第130-131页
    5.4.2 数值求解步骤第131页
  5.5 DQMOM-IEM微观混合模型应用于撞击射流反应器进行程序验证第131-138页
    5.5.1 环境节点概率的分布第132-133页
    5.5.2 平均混合分数及其方差的分布第133-135页
    5.5.3 各反应物浓度的分布第135-136页
    5.5.4 离集指数的模拟第136-138页
  5.6 搅拌槽计算结果与讨论第138-144页
    5.6.1 网格无关性考察第138-139页
    5.6.2 环境概率分布云图第139-140页
    5.6.3 混合分数方差的分布第140-141页
    5.6.4 反应物浓度分布第141-142页
    5.6.5 离集指数随搅拌转速和进料时间的变化第142-144页
  5.7 本章小结第144-146页
6 CFD耦合DQMOM-IEM数值模拟搅拌槽内反应PLIF过程第146-166页
  6.1 引言第146-147页
  6.2 PLIF以及反应PLIF简介第147-148页
    6.2.1 平面激光诱导荧光技术第147-148页
    6.2.2 反应PLIF技术第148页
  6.3 微观混合模型第148-153页
    6.3.1 反应体系描述第148-150页
    6.3.2 DQMOM-IEM微观混合模型模拟反应混合过程第150-153页
  6.4 搅拌槽结构参数第153-154页
  6.5 数值计算第154-156页
    6.5.1 数值求解方法第154-156页
      6.5.1.1 流场稳态模拟边界条件第155页
      6.5.1.2 DQMOM-IEM微观混合模型求解条件第155-156页
    6.5.2 数值求解步骤第156页
  6.6 结果与讨论第156-165页
    6.6.1 非反应混合过程的模拟第156-158页
      6.6.1.1 宏观混合时间的判定第156-157页
      6.6.1.2 搅拌转速对宏观混合时间的影响第157-158页
    6.6.2 反应混合过程的模拟第158-165页
      6.6.2.1 反应混合过程中示踪剂浓度分布云图第158-160页
      6.6.2.2 反应混合时间终点的判定第160-161页
      6.6.2.3 反应混合时间随搅拌转速的变化第161-163页
      6.6.2.4 搅拌桨安装高度对反应混合过程的影响第163-165页
  6.7 本章小节第165-166页
7 结论与展望第166-170页
  7.1 结论第166-167页
  7.2 创新之处第167-168页
  7.3 展望第168-170页
符号表第170-174页
参考文献第174-188页
个人简历及发表文章目录第188-190页
致谢第190页

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