高速撞击流反应器内流动特性的实验研究和数值模拟

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文日期：二0一四年五月二十日拣怔～蜊恻、螋本人郑重声明：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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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担。作者签名：主查延日期：塑!生!』：兰翌学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅

2、；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在一年解密后适用本授权书。口非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：立盘筮导师签名：五型叁日期：·塑!：』：呈里日期：矿M岁．≯中图分类号TQ027学科分类号530．1l论文编号1001020140017密级公开学位授予单位代码l0010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名于永久学号2011200017获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码0817课题来源国家自然基

3、金研究方向流体混合与搅拌论文题目高速撞击流反应器内流动特性的实验研究和数值模拟关键词撞击流反应器，粒子图像测速，大涡模拟，流动特性，各向异性论文答辩日期2014年5月28日·论文类型基础研究学位论文评阏及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师李志鹏讲师北京化工大学化学工程评阅人1黄雄斌研究员北京化工大学化学工程评阅人2包雨云教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席高正明教授北京化工大学化学工程答辩委员l高正明教授北京化工大学化学工程答辩委员2李群生教授北京化工大学化学工程答辩委员3黄雄斌研究员北京化工大学化学工程答辩委员4包雨云教授北京化工大学化学工程答

4、辩委员5金荤纛教授北京化工大学化学工程答辩委员6蔡子琦讲师北京化工大学化学工程注：一．论文类型：1．基础研究2应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在Ⅸ中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询．四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要高速撞击流反应器内流动特性的实验研究和数值模拟近年来，过程强化越来越受到重视，各国学者开发出了多种形式的反应器。其中，撞击流反应器从问世以来以其良好的传递和混合效果在燃烧、干燥、研磨和超细粉体制备等领域得到了广泛应用，但对其的流动特性研究还不够充分和深入。本文的研究

5、对象为反应腔截面为14．2x14．2111111的撞击流反应器，雷诺数范围在21230—36951之间，采用2I)PIV和大涡模拟对等径(3．3mm)和不等径(3—4mm)反应器内流动特性进行了研究，得到了反应器内流型、速度场、驻点位置和湍动能分布，通过对比3-3mn'l等径反应器中实验和模拟的数据，验证了大涡模拟在撞击流反应器内流动特性预报的准确性。三维湍动能算法和基于各向同性假设下二维湍动能算法的对比结果表明广泛应用于搅拌槽内的二维湍动能假设在撞击流反应器内预测误差较大，最大时可达40％。通过Lumley-Newman三角形及其衍生算法分析了反应器内的湍流各向异性，结果显示在撞击

6、区域和射流主体边缘各向异性显著，二维湍动能假设存在误差。采用大涡模拟的方法详细讨论了不同流量比下3-4mm不等径撞击流反应器的驻点偏移规律，不等径撞击流的操作弹性更大，4mm管径一侧15％的流量波动依然可以保证两股流体在反应腔内撞击。反应器轴线上方空间特征尺寸北京化工大学硕士学位论文(三)对流场的影响较小，但是减小轴线上方空问会使撞击驻点位置向小管径(3mm)一侧偏移。关键词：撞击流反应器，粒子图像测速，大涡模拟，流动特性，各向异性IIABSTRACTEXPERIMENTALINVESTIGATIoNANDNUMElUCALSIMULATIoNoFFLOWCHARACTERISTIC

7、SINCoNFINEDIMPINGINGJETSREACToRRecently,moreandmoreinternationalresearchesfocusonprocessintensificationanddesignlotsofnewtypereactors．Amongthem，Confinedimpingingjetsreactors(CUR)couldofferhightransferperformanceandmixingefficiency