基于颗粒动力学行为的盐析流场数值模拟与实验.pdf

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1、基于颗粒动力学行为的盐析流场数值模拟与实验BASEDONPf蝴CLEDⅥW㈣S吲既¨M【OROFSAI册啉G-OUT咖W网毗ELDⅥ唧MⅧR【(ALSMIII．ATIoN江苏大学2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

2、担。学位论文作者签名：叙差海夕，乒年／月尹日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位

3、论文属于不保密学位论文作者签名：么差海少／驴年∥月争日指江苏岁。学硕士学位论文摘要在盐析两相流动系统中，伴随着晶体颗粒的成核、溶解与生长、聚并与破碎、沉积等微观现象，盐析两相、晶体颗粒之间非线性、多尺度耦合作用导致溶液中晶体颗粒粒径、数密度分布的时空演变。盐析两相流中晶体颗粒速度分布、粒度分布、颗粒数密度分布以及流场结构分布特征直接决定了盐析进程中盐析区域和盐析速率，因而对晶体颗粒宏观属性分布以及相间传质、传动等关系进行深入研究有利于揭示盐析与流动关系的内在关联，是盐析流动理论体系主要内容之一。本文在国家自然科学基金项目“基于晶体颗

4、粒动力学行为的盐析进程预测模型的研究”(N0．51106066)的资助下，以台阶基础流动为研究对象，以具有典型盐析特性的硫酸钠盐溶液为输运介质，对盐析两相速度分布、颗粒粒径分布、颗粒数密度分布随外部条件变化的规律进行了数值模拟和实验研究，主要工作和成果如下：1．分析了盐析两相流和粒数衡算模型(PBM)的研究现状，阐述了盐析流场中晶体颗粒动力学行为和PBM基础理论，借鉴现有液固两相流中固相破碎与聚并核，研究了适合盐析流动的破碎与聚并核模型，并根据简化的盐析物理模型，建立了基于颗粒动力学行为的盐析两相流场计算模型；2．构建台阶流动物理计

5、算模型，采用ICEM软件对计算区域进行结构化网格划分，对部分流动区域的网格进行局部加密；在Euler—Granule双流体模型和Realizablek一占一k。湍流模型的基础上加载PBM模型，描述盐析两相流中颗粒间相互作用后的聚并、破碎等动力学行为，从而建立了基于颗粒动力学行为的盐析预测模型：3．根据建立的耦合计算模型进行模拟分析，计算结果表明：台阶上壁面附近颗粒破碎现象明显，平均粒径较小，颗粒数增多：台阶下游分离剪切层和回流区颗粒聚并现象明显，平均粒径较大，大颗粒数变多；大颗粒破碎行为占主导，中小颗粒聚并行为占主导。旋涡区颗粒浓度

6、较低。随雷诺数增加，聚并和破碎现象越明显，旋涡区固相体积分数减少；随浓度增大，颗粒数密度增多，平均粒径增大；4．采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对台阶流道内两相速度、颗粒相宏基于颗粒动力学行为的盐析流场数值模拟与实验观属性进行同步精确测量，重点研究两相流场、颗粒相粒径和颗粒数分布特征随流动条件变化的规律。实验结果表明：液固两相的脉动速度分布相似，呈单峰特性，且在靠近流道上壁面边界区域附近存在极大值；在台阶上壁面附近颗粒破碎现象明显，平均粒径较小，小颗粒数增多；在台阶下游回流区和流道上壁面颗粒聚并现象明显，平均粒径较大。在主流区颗

7、粒数较多，旋涡区颗粒数较少。颗粒数呈单峰正态分布，峰值粒径为651ma左右。从而验证了建立颗粒动力学行为与宏观属性关联模型的准确性。关键词：盐析两相流，台阶流动，粒数衡算模型，PDPA测量II江苏大学硕士学位论文AbstractInthesystemofsaltingouttwophaseflow,withthecrystalnucleation，growthanddissolution，coalescenceandbreakage、precipitationmicrophenomenon，saltingouttwophaseflo

8、w、betweenparticlesnonlinear,multiscalecouplingleadstothesolutionofcrystalparticlesize，numberdensitydistributionofthes