双组分层撞击流反应器流场振荡特性数值模拟研究

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:walter1i
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撞击流反应器流场振荡特性的研究,一直是撞击流基础研究的重要方面。撞击面流动行为是撞击流反应器流场的一个主要特征,它能够直接地反映出反应器内流场分布。本文以双组分层撞击流反应器作为研究对象,分析一次和二次撞击区域流体运动情况,探究不同进口雷诺数、不同喷嘴间距、不同层间距下撞击面偏斜振荡规律,确定偏斜振荡周期的无量纲关联式。主要研究内容如下:(1)利用大涡模拟对双组分层撞击流反应器内流场进行分析,对不同雷诺数下反应器内流体速度和压力分布规律进行研究,发现不同进口雷诺数二次撞击后的轴向速度、径向速度和径向压力分布呈双峰形式。随着进口雷诺数的增大,轴向速度、径向速度、轴向压力与径向压力逐渐增大。二次撞击面处振荡为偏斜振荡,二次撞击偏斜振荡周期随雷诺数增大而减小。(2)研究不同喷嘴间距对反应器内流场振荡的影响,研究发现:随着水平对置喷嘴间距的增加,二次撞击后轴向速度、轴向压力越来越大,而径向速度、径向压力越来越小,二次撞击偏斜振荡周期随两水平对置喷嘴间距增大而增大,随雷诺数增大而减小,两水平对置喷嘴距离越小,二次撞击偏斜振荡周期对喷嘴边界受限程度越敏感。提出二次撞击偏斜振荡周期预测关联式,且预测关联式与数值计算值吻合较好。(3)分析不同层间距对反应器内流场振荡的影响,结果表明:当层间距H=60mm、H=80mm时,反应器流体湍动影响明显,上下两股射流相互撞击速度变化较为复杂。当层间距相同时随进口雷诺数增大,偏斜振荡周期逐渐减小,而当进口雷诺数相同时随层间距增大,偏斜振荡周期逐渐增大。(4)双组分层对称与非对称撞击流在流场振荡特性进行对比分析时,非对称撞击流一次与二次撞击区速度(压力)会向进口雷诺数较小的一侧偏移,而对称撞击流一次和二次撞击区速度(压力)位于反应器中心线上,不同形式的撞击流二次撞击区均发生偏斜振荡,当进口动量比大于1时,非对称撞击流偏斜振荡周期小于对称撞击流。研究发现,撞击流反应器内流场振荡特性与撞击流的混合效果有良好的相关性,且对改善撞击面的运动行为提供了重要参考,丰富了振荡特性机理的理论研究,为反应器的应用提供了依据。
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