旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器是一個(gè)以同軸旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)為基本模型的微化學(xué)反應(yīng)器，圓臺(tái)間隙內(nèi)充滿了不可壓縮的粘性流體。對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)內(nèi)的流體流動(dòng)研究到目前已有20余年。目前針對不同初始條件和邊界條件對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)內(nèi)流體流動(dòng)的影響已有很多研究成果，不過這些研究成果大多是通過實(shí)驗(yàn)研究與觀察得到的，而對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)的理論分析成果相對較少。
　　 本文完善了同軸旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)的數(shù)學(xué)模型。通過采用兩種不同的無量綱化方法推導(dǎo)出了雷諾數(shù)Re兩種不同的表達(dá)形式。分別用這兩

2、種Re的表達(dá)式計(jì)算旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器在不同條件下的雷諾數(shù)值，通過數(shù)值與實(shí)驗(yàn)對比表明Re=dR1Ω1/v這種表達(dá)形式更為合理。對N-S方程進(jìn)行的無量綱化和邊界條件齊次化處理，不僅簡化了方程和邊界條件，而且雷諾數(shù)Re的引入，將四維的問題轉(zhuǎn)化為一維的問題，為之后對參數(shù)尺寸不同的圓臺(tái)裝置進(jìn)行理論研究和數(shù)值計(jì)算對比提供了衡量標(biāo)準(zhǔn)。
　　 對上小下大裝置（記為CG1裝置）和上大下小裝置（記為CG2裝置）內(nèi)的流體流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。闡述了上小

3、下大裝置中Taylor渦的產(chǎn)生過程并給出圓臺(tái)內(nèi)流體的流線圖。另外還從沿z軸方向和沿半徑r方向兩個(gè)不同的角度對比了兩種裝置的壓力分布。結(jié)果顯示:在小雷諾數(shù)Re時(shí)，上小下大裝置和上大下小裝置沿z軸方向的壓力分別呈線性遞減和線性遞增兩種趨勢，并且這種變化率均隨著Re的增大而增大。通過對沿著半徑r方向的壓力值進(jìn)行非線性擬合，發(fā)現(xiàn)上小下大裝置和上大下小裝置中的壓力在半徑r方向均呈拋物性增長。
　　 針對半徑上小下大的CG1裝置，對比分析了