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《四川大学》 2001年
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斜板沉降器固液两相流数值模拟及分离性能研究

和彦杰  
【摘要】: 斜板沉降器被广泛用于化工、矿山、环保进行废水澄清回收利用已有多年的历史。以往的斜板沉降器设计是基于大量的假设,通过实验及经验方程来计算斜板沉降器的几何参数和操作参数,这种设计方法的局限性越来越明显。 为了克服以往传统设计的局限性,本文应用数值模拟的方法进行了斜板沉降器内固液两相流场的研究,即应用数学模型来模拟其分离过程。研究的目标是建立斜板沉降器的两相流数学模型及其计算方法。本文通过比较单颗粒动力学模型、小滑移模型、无滑移模型、颗粒轨道模型和拟流体模型的优缺点,采用了单颗粒动力学模型进行流动数值模拟。 本文的数值计算程序结构化好,调试方便。本文主要求解斜板沉降器的稳定的两相流流场,网格的划分采取控制容积法;采用PLDS法进行数值插值,这种插值方法不但较为简单,而且计算精度高,优于传统的中间差分法;利用一种高效的算法—SIMPIER—来处理流体流动中速度和压力的连接,收敛速度较快。 本文通过数值计算,给出了斜板沉降器内流场分布,分析了流体流动特征,发现其流动状态和传统的逆流运动方式的斜板沉降器有很大的不同。在计算出流场分布后,计算了给定条件下斜板沉降器的切割粒径等分离特征参数。为验证计算方法的正确性和优越性,本文作了大量的实验。通过与所测的实验数据比较,检验了数值计算的有效性。 本文计算发现,斜板沉降器内部除了斜板对颗粒的沉降有加速作用以外,流动状态也对沉降效果有较大的影响,进料口下方流体向下的流动可带动颗粒向下运动,有助于颗粒的沉降分离。 本文描述了斜板沉降器适用的两相流数学模型,并在数值计算方面取得可 喜的进展,模型计算所得的结果优于传统的经验方程,对斜板沉降器的工程设 计及结构优化具有重要意义。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TQ021

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