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桨叶组合优化强化工业浸出槽传质性能的CFD-PBM模拟研究 认领 引用
1
作者 杨玮 周广浩 +4 位作者 邓莎 杨超 巨金荣 龙涛 王文彬 《矿产保护与利用》 CAS CSCD 2026年第3期136-145,共10页
工业浸出槽作为浸提矿物过程中的核心设备,其内部气液传质特性对金属提取率具有重要影响。为探究浸出槽内气液传质特性,采用计算流体力学(CFD)与群体平衡模型(PBM)耦合方法,对工业浸出槽内传质特性进行了模拟仿真,考察了不同桨叶组合对... 工业浸出槽作为浸提矿物过程中的核心设备,其内部气液传质特性对金属提取率具有重要影响。为探究浸出槽内气液传质特性,采用计算流体力学(CFD)与群体平衡模型(PBM)耦合方法,对工业浸出槽内传质特性进行了模拟仿真,考察了不同桨叶组合对速度分布、气含率分布、气泡尺寸分布、界面面积及体积传质系数(kLa)的影响。研究表明,斜叶搅拌桨-斜叶搅拌桨(PBT-PBT)组合槽内气体易在轴心区域聚集,导致气含率分布不均。混合型搅拌桨-斜叶搅拌桨(HBT-PBT)和Ruston搅拌桨-斜叶搅拌桨(RT-PBT)组合槽内气体分散效果更好,RT-PBT桨叶组合气泡尺寸大小整体维持在0.005~0.017 m,在三种桨叶组合中尺寸小于0.0048 m的小气泡数量最多,全局kLa提升50.3%。本研究为工业浸出槽传质强化与结构优化提供了可靠的理论与模拟依据。 展开更多
关键词 CFD-PBM 多相流 工业浸出槽 气体分散 传质系数 桨叶组合
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基于CFD-PBM耦合模型的搅拌槽中气体分散特性研究 认领 引用
2
作者 李凯旋 李政权 +3 位作者 张博群 王贻得 石昊宇 周宗彦 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2026年第1期113-124,共12页
在气液搅拌的混合与分散过程中,气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间,还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学(CFD)研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度,但均没有考虑气泡聚并和... 在气液搅拌的混合与分散过程中,气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间,还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学(CFD)研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度,但均没有考虑气泡聚并和破碎的影响。群体平衡模型(PBM)重建了气泡尺寸分布,构建了气泡破碎和聚并的核函数,PBM与CFD结合,可以在搅拌罐等工艺设备中获得相当准确的气泡尺寸。本文采用CFD-PBM耦合模型,研究搅拌槽内气液分散过程的流体动力学,探究转速和气体流量对气泡尺寸分布、流场、数量浓度及气含率的影响,得到以下主要结论。该模型精度高于Basavarajappa的预测,且模拟结果对比最大误差不超过10%,能很好的预测气泡尺寸分布;搅拌转速显著影响气液混合效率,高转速(400 r/min)下气泡尺寸更小且分布均匀,气液传质性能显著提升;低气体流量(0.5 vvm)下,气泡生成量较少且分布不均匀,适当增加气体流量(0.7 vvm)有助于延长气泡滞留时间,但过高流量(0.9 vvm)可能导致气泡聚并和传质效率下降;高转速(400 r/min)下,搅拌桨叶片背液面区域会出现明显的气穴现象,这是由局部负压导致气体汇聚形成稳定的气腔,对搅拌效率和气液分散效果产生不利影响;通过合理调控转速和叶轮设计,可以减轻气穴现象所带来的不利影响,从而进一步提升搅拌效率和气体分散效果。实际生产中,可以通过优化搅拌速度与气体流量,来改善气泡分布和气液混合效果。 展开更多
关键词 搅拌槽 气液两相 CFD-PBM耦合模型 分散特性 气泡分布
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Comparative evaluation of interphase mass transfer models for coand counter-current bubble columns using two-fluidCFD-PBM simulations 认领 引用
3
作者 Keran Li Xi Ma +2 位作者 Shuai Yan Caixia Chen Zihong Xia 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期308-325,共18页
Interphase mass transfer in gas-liquid bubble columns is commonly modeled using three distinct theoretical frameworks:single-bubble theory,gas-liquid slip velocity assumption,and eddy-bubble interactions.This study pr... Interphase mass transfer in gas-liquid bubble columns is commonly modeled using three distinct theoretical frameworks:single-bubble theory,gas-liquid slip velocity assumption,and eddy-bubble interactions.This study presents,for the firsttime,a comparative computational fluiddynamic-population balance model(CFD-PBM)evaluation under both co-current and counter-current flows,systematically assessing fiveestablished models-Ranz-Marshall and Brauer(single-bubble model),Higbie and Bird(slip velocity model),and Kawase(eddy cell model)-within the ANSYS Fluent two-fluidframework.The simulations are rigorously validated against experimental CO2 absorption/desorption data encompassing both co-current and counter-current flowconfigurations.Results indicate that the Kawase eddy cell model shows agreement within±15%with experimental measurements,particularly under counter-current conditions,due to its incorporation of turbulence effects.While the single-bubble model(Brauer)and the slip velocity approach(Higbie and Bird)reproduce qualitative trends,they exhibit considerable quantitative deviations.The Ranz-Marshall model proves inadequate for accurate mass transfer predictions.Analysis of bubble size distribution reveals its strong dependence on flowregimes.Notably,counter-current operation significantlyenhances mass transfer performance compared to co-current flow,primarily through increased gas holdup and enhanced turbulent mixing.These insights offer valuable guidance for both model selection and the design optimization of bubble column reactors. 展开更多
关键词 Interphase mass transfer model CFD-PBM simulation Co-and counter-current flows Bubble column
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基于CFD-PBM的水池管道衔接段气泡运动特性分析 认领 引用
4
作者 皮志达 刘跃飞 +1 位作者 舒永东 姜劲 《水力发电》 CAS 2026年第3期51-55,115,共5页
为研究输水系统水池管道衔接段中的气泡运动特性,在模型实验的基础上,基于计算流体力学(CFD)及群体平衡模型(PBM),对水池管道衔接段速度场及不同直径的气泡运动特性进行了数值模拟。结果表明:水池内靠近管道进口上沿存在向下速度大于0.6... 为研究输水系统水池管道衔接段中的气泡运动特性,在模型实验的基础上,基于计算流体力学(CFD)及群体平衡模型(PBM),对水池管道衔接段速度场及不同直径的气泡运动特性进行了数值模拟。结果表明:水池内靠近管道进口上沿存在向下速度大于0.6 m/s的高速区,气泡由高速区进入管道,并在管道进口上部漩涡区的作用下形成滞留气团;气泡的运动发展过程中伴随着大量的气泡聚并过程,管道滞留气团中大直径气泡占比更高;影响管道进口滞留气团形成的主要因素是管道流速,流速越大,滞留气团越容易形成。 展开更多
关键词 管道 气泡运动 CFD PBM 滞留气团
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CFD-PBM耦合模型用于浆态床反应器的研究进展 认领 引用 被引量：1
5
作者 沈宪琨 贾志勇 +1 位作者 蓝晓程 王铁峰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第8期4408-4418,共11页
计算流体力学-群体平衡模型(CFD-PBM)由于结合了CFD预测流场信息和PBM计算气泡尺寸分布两方面的优势,被广泛应用于鼓泡塔反应器的数值模拟。但目前大多数研究工作主要针对常压下空气-水体系,其结果无法直接应用到高温、高压下操作的真... 计算流体力学-群体平衡模型(CFD-PBM)由于结合了CFD预测流场信息和PBM计算气泡尺寸分布两方面的优势,被广泛应用于鼓泡塔反应器的数值模拟。但目前大多数研究工作主要针对常压下空气-水体系,其结果无法直接应用到高温、高压下操作的真实工业浆态床反应器中。本文从不同操作环境下气泡破碎及聚并行为建模角度出发,阐述了压力、黏度、表面张力及颗粒对流体力学行为影响的最新进展。模拟结果表明,CFD-PBM耦合模型可以准确描述浆态床内流体力学行为,与传统的经验关联式相比模型适用性更广。目前的模拟工作大多集中在实验室规模浆态床反应器的冷模研究,未来需要克服工业规模反应器多尺度耦合的难题,从而推动CFD-PBM耦合模型从实验室规模模拟向工业应用跨越。 展开更多
关键词 计算流体力学-群体平衡模型 浆态床反应器 气泡破碎 气泡聚并 多相流 流体动力学
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基于CFD-PBM模型的井下油水旋流分离器结构优选 认领 引用 被引量：15
6
作者 任向海 彭振华 +2 位作者 丁雯 李默 闫月娟 《石油机械》 北大核心 2023年第6期66-73,共8页
针对高含水低产量稠油井井下油水分离和同井回注技术,设计了小直径井下油水旋流分离器。基于CFD-PBM耦合模型,对旋流器内液液两相流动规律和油滴破碎机理进行了数值模拟,采用正交试验方法,对旋流器关键结构参数进行了优选,并对优选后的... 针对高含水低产量稠油井井下油水分离和同井回注技术,设计了小直径井下油水旋流分离器。基于CFD-PBM耦合模型,对旋流器内液液两相流动规律和油滴破碎机理进行了数值模拟,采用正交试验方法,对旋流器关键结构参数进行了优选,并对优选后的结构进行了处理量变化和油相黏度变化对旋流器分离性能影响的研究。研究结果表明:对旋流分离器溢流口质量效率影响的主要因素由大到小依次为小锥段锥角、溢流管直径、大锥段锥角和尾管长度。处理量变化对旋流器分离性能影响较大,随着处理量增大,油滴破碎概率增加,油水分离效率呈先增大后减小的趋势;油相黏度在40~160 mPa·s范围内,黏度变化对分离性能影响不大,但黏度超过160 mPa·s后,旋流器分离效率快速下降。研究成果可为碳酸盐岩缝洞型油藏开展稠油井井下同井注采工艺提供技术支撑。 展开更多
关键词 碳酸盐岩缝洞型油藏 稠油井 井下油水分离 水力旋流器 低处理量 CFD-PBM模型
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CFD-PBM耦合模型模拟气液鼓泡床的通用性研究 认领 引用 被引量：21
7
作者 张华海 王铁峰 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期487-495,共9页
通过对不同操作压力和不同液体性质气液鼓泡床的模拟值与实验数据进行对比,从而验证CFD-PBM耦合模型的通用性。结果表明,CFD-PBM耦合模型在加入了气泡破碎修正因子后,可以很好地预测压力对鼓泡床流体力学行为的影响趋势,当压力升高时,... 通过对不同操作压力和不同液体性质气液鼓泡床的模拟值与实验数据进行对比,从而验证CFD-PBM耦合模型的通用性。结果表明,CFD-PBM耦合模型在加入了气泡破碎修正因子后,可以很好地预测压力对鼓泡床流体力学行为的影响趋势,当压力升高时,气含率显著升高。不同液体黏度和表面张力条件下CFD-PBM耦合模型的模拟结果与实验结果均吻合较好。随液体黏度增大,气泡破碎速率减小,气泡尺寸分布变宽,曳力显著下降,气含率随之降低。随表面张力减小,气泡破碎速率增大,气泡变小,气含率升高。CFD-PBM耦合模型具有很好的通用性,原因在于考虑了压力、液体黏度和表面张力对气泡聚并、破碎和气液相间作用力的影响。 展开更多
关键词 鼓泡床 CFD-PBM耦合模型 操作压力 物性参数 气含率
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安装水平多孔板的鼓泡床反应器CFD-PBM数值模拟 认领 引用 被引量：3
8
作者 霍莹 付连超 +4 位作者 王娟 车连发 李秀明 阚子建 刘翊辉 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期727-734,共8页
采用Euler-Euler双流体模型对安装水平多孔板的鼓泡床反应器内气-液两相流动进行数值模拟研究,探究了不同水平多孔板和表观气速条件对鼓泡床反应器内气含率及气泡直径的影响。结果表明:当表观气速从0.5 m/s增加到1.0 m/s时,安装水平多... 采用Euler-Euler双流体模型对安装水平多孔板的鼓泡床反应器内气-液两相流动进行数值模拟研究,探究了不同水平多孔板和表观气速条件对鼓泡床反应器内气含率及气泡直径的影响。结果表明:当表观气速从0.5 m/s增加到1.0 m/s时,安装水平多孔板的反应器内整体气含率显著增加;安装多孔板后,气泡在中心区域分布范围加宽;轴向液体速度为0时,没有安装多孔板的反应器向上流动的液相径向无量纲分布范围为0~0.57,而安装了多孔板的径向无量纲分布范围为0~0.64;水平多孔板的安装能增强气泡之间的聚并与破碎,使大气泡在反应器中心区域的分散范围更宽。 展开更多
关键词 鼓泡床反应器 CFD-PBM模型 轴向液速 气含率
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液-液旋流反应器内混合特性CFD-PBM数值模拟 认领 引用 被引量：3
9
作者 张明阳 刘新辙 +2 位作者 吴灵波 张晨晨 王振波 《烟台大学学报（自然科学与工程版）》 CAS 2022年第2期214-222,共9页
基于离子液体烷基化工艺特点,提出一种液-液旋流反应器,利用旋流反应器的特殊结构实现反应及产物初级分离过程的一体化,提高产量的同时可降低副反应的发生。利用CFD-PBM耦合模型,对无反应条件下旋流反应器反应腔内分散相液滴尺寸分布及... 基于离子液体烷基化工艺特点,提出一种液-液旋流反应器,利用旋流反应器的特殊结构实现反应及产物初级分离过程的一体化,提高产量的同时可降低副反应的发生。利用CFD-PBM耦合模型,对无反应条件下旋流反应器反应腔内分散相液滴尺寸分布及两相相接触界面面积进行研究,研究了操作参数(入口总流量、进料比、溢流比)对反应腔内分散相液滴尺寸分布和相接触界面面积的影响。结果表明,入口总流量的增加导致分散相液滴所受剪切力增大,增大了分散相液滴破碎概率,相接触界面面积随之增大。此外,进料比主要影响分散相液滴之间的接触及聚并概率,而溢流比的影响则主要体现在反应腔内有效混合区域的大小上。 展开更多
关键词 烷基化 旋流反应器 CFD-PBM 数值模拟 液滴尺寸分布
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CFD-PBM simulation of bubble coalescence and breakup in top blown-rotary agitated reactor 认领 引用 被引量：3
10
作者 Pin Shao Shi-xu Liu Xin-cheng Miao 《Journal of Iron and Steel Research International》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期223-236,共14页
Gas–liquid flow and bubble coalescence and breakup behavior were studied in a top blown-rotary agitated reactor for steelmaking.Several important models of bubble coalescence and breakup mechanisms were considered an... Gas–liquid flow and bubble coalescence and breakup behavior were studied in a top blown-rotary agitated reactor for steelmaking.Several important models of bubble coalescence and breakup mechanisms were considered and compared,and water model experiment was carried out to verify and optimize the mathematical models.The influence of different operating parameters including paddle arrangement,stirring speed and top blowing flow rate on the bubble size and distribution was revealed.The results show that the predicted bubble size and distribution present a good agreement with the experimental results using the improved Luo–Laakkonen combination model.As the position of the stirring paddle moves from the center to the side wall,the bubble distribution in the reactor becomes more uniform,and the bubble size gradually decreases.With the increase in the paddle rotation speed,the bubble size decreases.However,this effect begins to weaken when the paddle rotation speed exceeds 150 r/min.Increasing the top blowing flow rate will increase the bubble size in the reactor,but it has a weak effect on bubble dispersion.When the top blowing rate exceeds 2.0 m3/h,the bubble size in the bath is basically not less than 5 mm. 展开更多
关键词 Top blown-rotary agitated reactor Bubble coalescence Bubble breakup Bubble size CFD-PBM Numerical simulation
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脉冲筛板萃取塔CFD-PBM模型研究 认领 引用 被引量：4
11
作者 孙梅娟 赵婧 +2 位作者 李莎莎 池永庆 李鹏 《当代化工》 CAS 2023年第4期897-902,共6页
脉冲筛板萃取塔是核工业等领域中最常用的萃取设备之一,为深入了解脉冲筛板萃取塔中两相流行为规律,使用CFD-PBM模型对脉冲筛板萃取塔中由有机相(30%TBP-正十二烷)、水相(HNO3水溶液)组成的体系进行两相流过程模拟分析,模拟结果与实... 脉冲筛板萃取塔是核工业等领域中最常用的萃取设备之一,为深入了解脉冲筛板萃取塔中两相流行为规律,使用CFD-PBM模型对脉冲筛板萃取塔中由有机相(30%TBP-正十二烷)、水相(HNO3水溶液)组成的体系进行两相流过程模拟分析,模拟结果与实验数据吻合较好,分散相存留分数和Sauter平均液滴直径的相对偏差仅为8.28%和5.54%;随脉冲速度增加,Sauter平均液滴直径减小,液滴直径分布更均匀,分散相存留分数增加,特性速度减小;两相表观速度对液滴直径影响较小,分散相表观流速增加有利于提高分散相存留分数,而连续相表观流速影响不大;发生液泛时分散相液泛表观速度随连续相液泛表观速度增大而减小,随脉冲速度增加液泛通量先增后减,存在极值。 展开更多
关键词 脉冲筛板萃取塔 两相流 CFD-PBM模型
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Study on gas–liquid flow characteristics in stirred tank with dual-impeller based on CFD-PBM coupled model 认领 引用 被引量：7
12
作者 Songsong Wang Qiuxiang Bu +4 位作者 Deyu Luan Ying Zhang Longbin Li Zhaorui Wang Wenhao Shi 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第10期63-75,共13页
Study on gas–liquid flow in stirred tank with two combinations of dual-impeller(six-bent-bladed turbine(6BT)+six-inclined-blade down-pumping turbine(6 ITD),the six-bent-bladed turbine(6BT)+six-inclinedblade up-pumpin... Study on gas–liquid flow in stirred tank with two combinations of dual-impeller(six-bent-bladed turbine(6BT)+six-inclined-blade down-pumping turbine(6 ITD),the six-bent-bladed turbine(6BT)+six-inclinedblade up-pumping turbine(6ITU))was conducted using computational fluid dynamics(CFD)and population balance model(PBM)(CFD-PBM)coupled model.The local bubble size was captured by particle image velocimetry(PIV)measurement.The gas holdup,bubble size distribution and gas–liquid interfacial area were explored at different conditions through numerical simulation.The results showed that the 4 mm bubbles accounted for the largest proportion of 33%at the gas flow rates Q=0.76 m3·h-1 and 22%at Q=1.52 m3·h-1 for combined impeller of 6BT+6ITU,while the bubbles of 4.7 mm and 5.5 mm were the largest proportion for 6BT+6ITD combination,i.e.25%at Q=0.76 m3·h-1 and 22%at Q=1.52 m3·h-1,respectively,which indicated that 6BT+6ITU could reduce bubble size effectively and promote gas dispersion.In addition,the gas holdup around impellers was increased obviously with the speed compared with gas flow rate.So it was concluded that 6ITU impeller could be more conductive to the bubble dispersion with more uniform bubble size,which embodied the advantages of 6BT+6ITU combination in gas–liquid mixing. 展开更多
关键词 Gas-liquid two-phase flow Gas holdup Gas-liquid interfacial area Bubble Coupling algorithm of CFD-PBM
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基于CFD-PBM模型的消防车气液混合器仿真分析 认领 引用
13
作者 闻健 袁野 +2 位作者 刘炜琪 周艳玲 李善德 《专用汽车》 2023年第11期48-51,共4页
气液混合器是压缩空气泡沫发生系统的关键部件之一,其内部流场的分布对压缩空气泡沫发生系统的性能具有重要影响。利用Fluent软件,建立混合器CFD-PBM耦合模型,研究不同进气方式对气液混合器内部流场和泡沫粒径变化过程的影响,结果表明:... 气液混合器是压缩空气泡沫发生系统的关键部件之一,其内部流场的分布对压缩空气泡沫发生系统的性能具有重要影响。利用Fluent软件,建立混合器CFD-PBM耦合模型,研究不同进气方式对气液混合器内部流场和泡沫粒径变化过程的影响,结果表明:侧壁进气式混合器相对于中心进气式混合器,虽然气液混合均匀性稍差,但混合器内部压力损失更小;中心进气式混合器气液混合初期泡沫以聚并为主,混合后期以破碎为主,侧壁进气式混合器气液混合初期泡沫以破碎为主,混合后期以聚并为主,同中心进气式混合器相比,侧壁进气式混合器产生的泡沫更为致密,粒径大小均一性更好,分布更加均匀。 展开更多
关键词 气液混合 CFD-PBM 泡沫 混合器
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间歇冷却结晶过程的CFD-PBM数值模拟 认领 引用 被引量：3
14
作者 覃渫兰 张磊 都健 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期231-240,共10页
溶液结晶是一项重要的工业操作,被广泛用于各个领域.针对扑热息痛-乙醇体系,结合计算流体动力学、结晶动力学和粒数衡算模型建立了CFD-PBM耦合模型,模拟搅拌结晶器中的间歇冷却结晶过程.与实验进行对比表明,模拟结果和实验结果有较好的... 溶液结晶是一项重要的工业操作,被广泛用于各个领域.针对扑热息痛-乙醇体系,结合计算流体动力学、结晶动力学和粒数衡算模型建立了CFD-PBM耦合模型,模拟搅拌结晶器中的间歇冷却结晶过程.与实验进行对比表明,模拟结果和实验结果有较好的一致性.探究晶种加入、破碎过程、搅拌速度和降温速率对粒度分布的影响,得出如下结论:适当加入晶种可以避免新晶体成核造成的高过饱和度,从而获得具有平均粒径大、颗粒数多的粒度分布;采用合适的破碎模型,考虑更为全面的结晶动力学模型,能够提高产品粒度分布的预测能力;随着搅拌速度增大,颗粒数增加,颗粒的平均粒径减小;线性降温速率减小,产生的颗粒数减少,但颗粒的平均粒径增大. 展开更多
关键词 CFD-PBM耦合模型 冷却结晶 破碎模型 粒度分布
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CO2气泡群上升过程的CFD-PBM模拟 认领 引用 被引量：1
15
作者 曾乐翔 裴东号 曹军 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期55-60,共6页
为揭示CO2气泡群在方形鼓泡塔中上升过程的气液两相流行为,采用双流体模型耦合PBM(种群平衡方法)进行数值模拟,考虑气泡间的聚并和破碎现象,与部分实验结果相互对比,验证数值模型具有一定的可靠性,并分析入口气速、塔高宽比和入口分... 为揭示CO2气泡群在方形鼓泡塔中上升过程的气液两相流行为,采用双流体模型耦合PBM(种群平衡方法)进行数值模拟,考虑气泡间的聚并和破碎现象,与部分实验结果相互对比,验证数值模型具有一定的可靠性,并分析入口气速、塔高宽比和入口分布器结构对气液流动情况、相含率和液相速度的影响,模拟结果表明:气泡群的上升过程出现了周期性的羽流震荡现象,改变气速会影响塔内气泡羽流的震荡程度;流动过程液相发生湍动,随着塔高宽比增大,液相循环模式实现了从“冷却塔”形式到“交错涡旋”的转变;不同入口结构下相含率分布有差异,大入口的震荡更早到来,但震荡持续时间较小入口结构短。研究CO2气泡群的多相流动规律为鼓泡塔的设计和优化提供了理论参考。 展开更多
关键词 CO2气泡 两相流动 CFD-PBM 数值模拟 羽流震荡
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流化催化裂化提升管反应器的CFD-PBM耦合模型:矩方法适用性比较 认领 引用 被引量：3
16
作者 梁晓飞 姚亚 罗正鸿 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期3224-3233,共10页
建立了描述FCC提升管中气-固流动行为的CFD-PBM耦合模型,模型同时考虑了颗粒动力学和颗粒聚并破碎内核。讨论了求解耦合模型中众体平衡方程(PBE)的3种典型矩方法[即:正交矩方法(quadrature method of moments,QMOM),直接正交矩方法(dire... 建立了描述FCC提升管中气-固流动行为的CFD-PBM耦合模型,模型同时考虑了颗粒动力学和颗粒聚并破碎内核。讨论了求解耦合模型中众体平衡方程(PBE)的3种典型矩方法[即:正交矩方法(quadrature method of moments,QMOM),直接正交矩方法(direct quadrature method of moments,DQMOM)和固定轴点正交矩方法(fixed pivot quadrature method of moments,FPQMOM)]对模拟结果的影响。研究结果表明3种矩方法均能合理预测提升管内径向和轴向颗粒体积分数和颗粒速度分布。通过将模拟结果与实验结果进行比较,表明QMOM在反应器结构简单情况下,计算结果更接近于实际情况。 展开更多
关键词 流化催化裂化 计算流体力学 颗粒粒群衡算 矩方法
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基于CFD-PBM的50 L盐藻多糖发酵罐两相流模拟 认领 引用 被引量：4
17
作者 赵行 韩定强 +2 位作者 邹祥 谢守勇 杨明金 《西南师范大学学报（自然科学版）》 2021年第4期114-121,共8页
近年来发酵工业发展迅速,微生物发酵成为了获取目的资源的一种高效节能途径.在50L充气发酵罐内,选择生产岩藻多糖的阴沟肠杆菌发酵过程中第12,36,60 h的发酵液为研究目标,通过流变仪测量发酵液流动特性,使用CFD-PBM(Computational Fluid... 近年来发酵工业发展迅速,微生物发酵成为了获取目的资源的一种高效节能途径.在50L充气发酵罐内,选择生产岩藻多糖的阴沟肠杆菌发酵过程中第12,36,60 h的发酵液为研究目标,通过流变仪测量发酵液流动特性,使用CFD-PBM(Computational Fluid Dynamics-Population Balance Model)耦合模型对三层搅拌罐中的气液两相流动和气泡破碎聚并进行了数值模拟,并以功率消耗和混合指数定量评价混合效果.结果表明:3个阶段的发酵液流变曲线均满足幂律流动特征;在搅拌过程中,发酵罐内形成了3个流动循环,气泡尺寸范围处于1~25.19 mm之间;发酵液黏度的上升使功率消耗和气含率增加,同时使发酵罐混合效果变差.CFD-PBM耦合的模型对于中型搅拌罐中的气液分散状况具有很好的模拟效果,能为生物搅拌罐的实时监测与控制提供参考和指导. 展开更多
关键词 好氧发酵 搅拌罐 CFD 群体平衡模型 气含率
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离心萃取器混合区内三相流的CFD-PBM模拟 认领 引用 被引量：6
18
作者 段五华 王澄谦 郑强 《流体机械》 CSCD 北大核心 2021年第11期25-32,共8页
为获得环隙式离心萃取器运行时混合区内真实气-液-液三相流流动特性,采用欧拉-欧拉多相流模型和群体平衡模型(PBM),并分别采用模拟软件ANSYS自带的MUSIG和直接正交矩量法(DQMOM)求解群体平衡模型,对Ф70 mm环隙式离心萃取器混合区内气-... 为获得环隙式离心萃取器运行时混合区内真实气-液-液三相流流动特性,采用欧拉-欧拉多相流模型和群体平衡模型(PBM),并分别采用模拟软件ANSYS自带的MUSIG和直接正交矩量法(DQMOM)求解群体平衡模型,对Ф70 mm环隙式离心萃取器混合区内气-液-液三相流进行了CFD-PBM模拟研究,以获得气-液-液三相流的相分布和液滴平均直径(d32)分布。结果表明,混合区内有机相在两相混合液中分布比较均匀,但在局部地区形成了富有机相区和富水相区;流体的湍流动能和湍动耗散率在自由液面处和转筒外壁处较大,而在混合区旋涡中心处则较小;当两进口水相平均流速均为0.02 m/s,进口有机相体积分数为0.01,转速为1 800~3 600 r/min时,通过MUSIG模拟获得的混合区中气-液-液三相流中有机相的d32为110~150 μm,而通过DQMOM模拟获得的混合区中气-液-液三相流中有机相的d32为50~130 μm,并与试验测得的结果基本一致,且d32随着转速的增大和进口有机相体积分数的减小而减小。 展开更多
关键词 环隙式离心萃取器 计算流体力学(CFD) 群体平衡模型(PBM) 气-液-液三相流
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CFD-PBM框架下旋流式微泡发生器气泡动力学行为 认领 引用 被引量：3
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作者 邢继远 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期59-65,共7页
为探究旋流式微泡发生器气泡直径变化规律以及气泡动力学行为,采用欧拉-欧拉非均质气液二相模型求解流动参数,并耦合PBM(群体平衡模型)求解直径在1—1000μm内的14个直径气泡数密度变化,利用Luo破碎-Liao合并组合模型对旋流式微泡发生... 为探究旋流式微泡发生器气泡直径变化规律以及气泡动力学行为,采用欧拉-欧拉非均质气液二相模型求解流动参数,并耦合PBM(群体平衡模型)求解直径在1—1000μm内的14个直径气泡数密度变化,利用Luo破碎-Liao合并组合模型对旋流式微泡发生器内部的气泡破碎合并行为进行分析。模拟计算结果与实验相近,说明CFD-PBM可以用来求解旋流式微泡发生器内部的气泡直径变化。由此可知,模拟条件下,气泡破碎频率对于液体流速变化更加敏感,气泡合并频率对于当地含气率变化更为敏感;气相主要分布在旋流式微泡发生器的中轴线附近处,并且沿着中轴线可见细长分布类似龙卷风形状的大气泡区;液体流量增加及出口直径的减小均会促进出口气泡直径的减小;气泡直径对于入口气体流量的变化并不敏感,并且这种影响关系还受到出口直径的影响。 展开更多
关键词 旋流式微泡发生器 二相流 计算流体力学 数值模拟 群体平衡模型
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基于流场与药剂分散特性分析搅拌雷诺数对细粒调浆效果的影响 认领 引用
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作者 樊学赛 孙伟成 +3 位作者 张福亚 王青芬 陈飞飞 段莉莉 《有色金属（选矿部分）》 2025年第11期127-135,共9页
针对微细粒矿物调浆过程中的药剂吸附难题,结合矿产资源“贫、细、杂”的开发现状及高效回收需求,本研究以30 L高剪切调浆槽为模型,整合欧拉-欧拉多相流模拟与PBM-CFD油滴破碎聚并模型,系统探究了搅拌雷诺数(1.4×105~4.3×1... 针对微细粒矿物调浆过程中的药剂吸附难题,结合矿产资源“贫、细、杂”的开发现状及高效回收需求,本研究以30 L高剪切调浆槽为模型,整合欧拉-欧拉多相流模拟与PBM-CFD油滴破碎聚并模型,系统探究了搅拌雷诺数(1.4×105~4.3×105)对油酸药剂分散特性及流场结构的影响规律。结果表明,当雷诺数(Re)处于2.9×105~4.3×105区间时,可实现油滴均匀分散与浓度均布,有效消除低剪切区域的油滴聚团现象;三层径向流叶轮产生的强湍流场能显著细化油滴尺寸并促进其均匀分布,但高Re(如4.3×105)下能耗激增,与药剂吸附效果增幅呈现不匹配特征。通过量化单位吸附表面积功,揭示了转速优化的经济性边界,确定Re=2.9×105为兼顾药剂分散效率与能耗的推荐运行条件。本研究验证了高剪切调浆“机械剪切细化+湍流均匀化”的核心机理,为细粒调浆设备的叶轮选型、结构优化及操作参数调控提供了理论依据,对提升微细粒矿物浮选回收率、降低资源损耗具有重要工程应用价值。 展开更多
关键词 细粒调浆 搅拌雷诺数 CFD-PBM耦合 药剂分散 能耗优化
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