图3中气泡尺寸由大到小的分组依次是Bin0(~3.7mm)、Bin1(~3.2mm)、Bin2(~2.3mm)、Bin3(~1.8mm)、Bin4(~1.3mm)、Bin5(~0.55mm)。初始场给定各气泡组的体积分率分别为1%、6%、3%、17%、46%、25%。经过迭代计算后,以喷嘴处沿喷射器轴线的距离(mm)为横坐标,各组气泡的体积分率为纵坐标,绘制各组气泡尺寸变化趋势图(图3)。从图中可以看到在此流量条件下,各组气泡沿着流体流动方向不断被合并,形成较大的气泡,大气泡(Bin0)的体积分率从一开始的1%,一直到喷射器出口的100%。而其他组的气泡(Bin1~5)在最初的体积分率假设值下,在经过流体之间互相作用后体积分率都逐渐减小。根据各组经过达到其最大体积分率所对应的轴线距离逐渐增大,可以得出,当假设各组气泡从喷嘴处进入喷射器时,气泡沿流动方向逐渐被合并成较大气泡。最小的气泡先进行合并,然后形成的较大的气泡之间再合并成更大的气泡,在此过程中气泡合并作用远大于分裂作用。另外,从图3中还可以看到在喷射器的大部分区域,尽管主导气泡尺寸在变化,但各组气泡的最大体积分率相差不大,都在25~40%之间。这也说明气泡在喷射器内的分布相对比较均匀。
虽然图3的趋势显示了图2中实验拍照区域内气泡的变化,但是由于结构和模型的简化,导致最后大气泡的单一化,而且实验和模拟都无法给出喷嘴处气体被液体破碎的过程,因此模型还需要进一步的优化和改进。
当液相流量不变时,根据SauterDiameter的计算公式,计算了不同气相流量下(0.1~0.4m^3/h)下的沙得直径,见图4。
图4中模拟值要高于实验值,但是随着气相流量的增大,气泡的平均直径(沙得直径)变化趋势基本一致。
4.3 实验结果2
当气相流量不变时,一组实验图片见图5。
从图6模拟数据和实验数据的对比中看出两者虽然有些差异,但是变化趋势是相同的。即当气相流量不变,液相流量不断增大时,在泡状流流型条件范围内,气相在液相中分散的气泡尺寸不断减小,分散的气泡尺寸越小,气液两相接触面积越大,气液见传质也就越好。
5 结论
通过AnsysFluent流体模型结合PBM模型模拟了上喷式喷射器内气液两相中形成泡状流时气泡尺寸分布情况。与实验结果对比后,模拟结果与实验数据比较一致,气泡尺寸随着流体流动参数的变化趋势相同。主要结论有以下三点:
1)当液相流量不变,而气相流量增大时,在泡状流范围内,气体在液体内的分散程度增大,气泡增多,气泡尺寸减小。
2)当气相流量不变,而液相流量增大时,气体在液相湍动能增大的条件下被破碎成之间减小的气泡。
3)由此可见,在泡状流流型中,喷射器内气泡随着气液两相的流量(分别)增大而逐渐减小,受湍动控制的影响最大
如果仅仅是单气泡模拟,推荐用VOF模型;
多气泡不考虑聚并破碎的,用欧拉;考虑聚并破碎的话,加入PBM。
Q:1.手册里明明说破碎聚并的计算模型有很多,可是为什么fluent里只有Luo的?
2.文献中的classes method 是不是对应fluent里的discrete method? A:1.6.3只提供luo模型,可以udf写其他机理,很简单 2.对