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用单元胞模型数值模拟气泡群中气泡的运动
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 分类:TQ021.1[化学工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院过程工程研究所,北京100080
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(20576133,20490206);中国石油天然气股份有限公司资助项目;国家重点基础研究发展计划项目(2004CB217604).
作者: 毛在砂[1]
中文摘要:

用数值方法模拟了气泡群中Reynolds数为50的气泡的运动,以单元胞模型体现气泡群中气泡间的相互作用。数学模型用完全的流体力学方程、以流函数一涡度为变量来描述变形气泡周围的液体流动,控制方程在贴体正交坐标系中、以有限差分法离散后数值求解。模拟结果表明,气含率对气泡阻力系数和气泡偏心率有很大的影响,与理论分析较符合。但单元胞模型预测的阻力系数与基于爬流中球形气泡的理论值相比,在数值上偏高很多。采用无剪切为外边界条件比用无涡度为外边界条件的模型预测更接近理论公式。预计单元胞模型经进一步改进后可成为处理气泡群的有效工具。

英文摘要:

To account for the interaction between bubbles in a swarm, cell models were applied to simulating numerically the bubble motion in a swarm of deformable gas bubbles with a Reynolds number of 50. Simulations were based on the full Navier-Stokes equation of liquid flow in a spherical cell. The stream function and vorticity of the axi-symmetrical flow field were solved in a boundary-fitted orthogonal reference frame. Numerical results suggested significant effects of gas holdup on the drag coefficient and deformation of bubbles in a swarm, but the drag coefficient predicted by the model was much higher than that from theoretical equations based on spherical bubbles in creeping flow. The cell model with zero shear stress as the outer cell boundary condition seemed to behave better than that with zero vorticity condition. It is suggested that the cell model is a potentially reliable approach to resolve the bubble behavior in a dense swarm.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185