射流混合器的流場(chǎng)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、為解決大型工業(yè)裝置中兩股氣體在有限空間及短時(shí)間內(nèi)快速混合的問題，本文設(shè)計(jì)了一種射流混合器，并采用CFD技術(shù)對(duì)乙苯與水蒸汽快速混合的射流混合器中三維流場(chǎng)與氣-氣混合過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，最后結(jié)合射流理論對(duì)速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、湍動(dòng)能及混合效果進(jìn)行了分析。 本文主要研究成果和結(jié)論如下： 1．建立物理上合理、計(jì)算上可行的射流混合器模擬的數(shù)學(xué)模型。本文借助商用軟件平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，分別采用多種湍流模型即標(biāo)準(zhǔn)k-ε、RNGk-ε、Realizab

2、le k-ε模型，對(duì)文獻(xiàn)中的射流混合器進(jìn)行模擬計(jì)算，并將各種模型所得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，按照與實(shí)驗(yàn)值相符、收斂速度快、流場(chǎng)分布合理的原則，得出標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型可用來模擬射流混合器內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)過程。 2．通過模擬了幾種不同形式混合器的流動(dòng)過程，得出適合實(shí)際運(yùn)用的混合器。本文針對(duì)混合器內(nèi)構(gòu)件側(cè)壁傾斜不同的角度，分別建立了三種混合器幾何模型，比較其速度矢量場(chǎng)、湍動(dòng)能及混合濃度的變化情況，指出側(cè)壁傾斜11．4°的混合器可達(dá)到較

3、好的混合效果。 3．探討了各種參數(shù)對(duì)混合器混合質(zhì)量的影響規(guī)律。本文對(duì)影響混合器混合質(zhì)量的各種參數(shù)：動(dòng)量比Ms/Mb、開孔直徑d、開孔面積S及混合長(zhǎng)徑比L/D等分別進(jìn)行探討，在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停糜谥笇?dǎo)射流混合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且得出了本文所研究的射流混合器側(cè)壁最佳開孔直徑d、開孔面積S。 4．比較側(cè)壁最佳開孔情況下的混合器在不同動(dòng)量比下的壓力降和湍動(dòng)能分布，結(jié)合收斂情況，可選擇合適的動(dòng)量比Ms/Mb約為0．57～2