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《基于f1型浮閥塔板兩相流場的cfd模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文F1型浮閥塔板兩相流場的CFD模擬姓名：王健申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：徐世民20070601中文摘要精餾塔在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中占有重要的地位，其主要形式有板式塔與填料塔兩種。近些年來，板式塔的研究取得了很大的進展，其中一個重要方面就是應(yīng)用計算流體力學(xué)(ComputationalFluidDynamics，簡稱CFD)對塔板上流體流動狀況進行數(shù)值模擬。目前CFD模擬主要集中在篩孔板塔上，而應(yīng)用十分廣泛的Fl型浮閥塔板流場的CFD模擬研究卻鮮有報道。本文應(yīng)用CFD，對F1型浮閥塔板全開狀態(tài)下的兩相流場進行了模擬研究。在國內(nèi)外已有的研究基礎(chǔ)上，本文建立了瞬時三維
2、500X500ram全開狀態(tài)的Fl型浮閥塔板兩相流模型。模型以Euler兩相流模型為基礎(chǔ)，采用標準k一占湍流模型描述氣液兩相的湍流流動。模型中，氣液兩相的相問作用力主要考慮了相間曳力，其中曳力系數(shù)采用Schiller等提出的方法進行計算。模型采用有限體積法進行數(shù)值求解，壓力速度耦合采用相間耦合SIMPLE算法求解，時間項采用隱式方法求解，對流項采用一階迎風(fēng)方法求解。為了對模型結(jié)果進行檢驗，本文采用空氣．水物系測量了500X500mmFl浮閥塔板在浮閥全開狀態(tài)下的清液層高度。并且研究了清液層高度隨空塔氣速、堰高和液流強度變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)清液層高度隨空塔氣速增加而減小，隨液流強度和堰高增加而
3、增加。通過和實驗數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，模型結(jié)果和實驗結(jié)果吻合較好，證明本文所建立的CFD模型能夠較為準確的描述全開的F1浮閥塔板上氣液兩相流的瞬時流場。通過模擬結(jié)果的進一步分析，發(fā)現(xiàn)在液體出口處存在垂直渦流，低于堰高位置上還有兩個水平渦流，氣體在液體出口處同樣存在垂直渦流；液體流速沿液流方向經(jīng)歷了先增大后減小再增大再減小的波動情況，而且在塔板浮閥區(qū)液相被氣相大量吹散，液相含率很低。本文為F1型浮閥塔板兩相流場的數(shù)值模擬提供了有效的方法，模擬結(jié)果證明CFD方法可應(yīng)用對浮閥塔進行模擬計算及指導(dǎo)設(shè)計，也為進一步的研究打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：F1型浮閥計算流體力學(xué)兩相流三維模擬ABSTRACTIndi
4、stillationprocess，distillationtraysareestablished舔gaSandliquidcontactingdevices．AnimpaSsethathashinderedthefurtherimprovementofthesedevicesisthefactthatlialeisknownabouttheflowphenomenaprevailinginsideatrayforgivengeometryandoperatingconditions．Computationalfluiddynamics(CFD)iswidelyappliedtostud
5、yhydrodynamicsofsievetray。ButforF1valvetray，whichisusedwidelyinpractice，thereisn’tanyCFDsimulationreported．Inthispaper，atransitionCFDmodelwasdevelopedtopredictthehydraulicsofa如11openvalvetray．Themodelconsideredthethree-dimensionaltwo-phaseflowofgaSandliquidintheEulerianfl'amework，inwhicheachphase
6、wastreated舔aninterpenetratingcontinuumwithseparatetransportequations．TheempiricalcorrelationofSchilleretaI．wasappliedtocalculatethedragforce,theinterphaSemomentumtransfertermbetweentwophases，andprovideaclosurerelationtothemodel．Presentstudy，thestandardk-zturbulencemodelWaSusedtosimulatetwophaSest
7、urbulenceflow．Inthemodel，usingfmitevolumemethodWaSusedfornumericalsolution，thepressure-velocitycouplingphasecouplingSIMPLEalgorithmWaSadopted，timeitemswerecalculatedusingimplicitmethodandconvectionwassolvedbyallorderup
