一、蒙特卡罗模拟筛板鼓泡塔的停留时间分布和流动模型（论文文献综述）
肖清泰[1]（2019）在《直接接触换热过程中气-液两相流的气泡分布特性研究》文中进行了进一步梳理回收和利用冶金等工业过程中的余热资源有助于减少煤炭等一次能源消耗和降低二氧化碳排放,而有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,简称为ORC）就可以回收冶金过程400℃以下的中低温余热进行发电。在ORC系统回收余热过程中,直接接触换热器因为较高的传热效率而备受关注,而此类换热器内部的冷热流体混合特性与由直接接触产生的传热特性存在密切关联。在这项工作中,开展了ORC直接接触换热过程的试验研究,提出了四类基于计算同调群和均匀设计理论的图像分析技术用于准确测量ORC直接接触换热器中特定情况下的流体混合状态。（1）在基于二值气泡流动图像分析气泡流动拓扑结构方面,虽然Betti数法成功实现了两相流或多相流混合均匀性和伪均匀性的定量分析,但是Betti数的计算依赖于图像分割的处理,因此提出了一种基于图像熵理论选择最佳图像阈值化算法的新思路,以实现Betti数的准确计算。随后在此基础之上,进一步分析气泡流动型态的复杂性演化规律和气泡群的局部区域特性。即:一方面,提出了新的目标函数作为ORC直接接触换热过程中气泡流动型态的复杂性演化特征;另一方面,首次引入Repley’s K函数研究气泡群混合瞬态的形状特征参数。（2）在二维空间内气泡未完全粘连的情况下,气泡群处于聚集状态（或称二维空间内局部均匀）与分散状态（或称二维空间内全局均匀）的两类图像可能具有相等的Betti数,这将导致该特殊情形下Betti数法无法对气泡群的混合均匀性实现有效判断。针对此问题,通过引入均匀设计理论中的L2-星偏差,提出了二维方形或矩形和圆形观测区域内表征气泡群混合均匀性的均匀系数（英文名称为Uniformity Coefficient,简称为UC）方法,以准确识别和比较气泡群流动过程中不同混合瞬态的均匀性。（3）为了进一步精准提取ORC直接接触换热器中气-液两相流混合过程的时空特征,将基于L2-星偏差的UC方法扩展至基于改进型星偏差（即中心化偏差和可卷偏差）的UC方法。新的UC方法以坐标形式准确定位气泡空间位置量化气泡群混合均匀性,因此新UC的计算不再依赖于局部偏差函数的选取和处理。另外,通过将气泡群的图像数据转化为数字矩阵,进一步提出利用中心化偏差和可卷定义和表征混合物的均匀性,以在三维空间视角下精准提取多相混合体系的时空均匀性特征。（4）针对气泡群的灰度级图像存在气泡难以明显辨识的问题,引入高等统计分析技术分析和处理记录气泡群流动型态的灰度级图像数据。即:一方面,引入两类假设检验工具（即Kolmogorov-Smirnov检验和χ2检验）,用以判断每对气泡群流动图像是否具有相同或接近的灰度分布;另一方面,引入多元线性回归模型,用以判断气泡群图像采集过程中的光照是否均匀分布;随后,使用非线性方法来确定固定光源的方向和位置,并基于灰度级气泡群流动图像,提出一种新的混合指标用于揭示气泡群流动型态的演变规律。本论文提出了四类基于气泡群流动图像的分析方法,可用于表征和分析ORC直接接触换热器内部气-液两相流混合过程中的流体拓扑结构和气泡群混合均匀性。该研究不仅对于ORC直接接触换热器内部气-液两相流混合过程的参数测试和流型识别具有重要意义,而且还能为提高ORC直接接触换热器的传热性能提供参考依据。
侯佳[2]（2019）在《好氧生物反应器氧传质过程模拟与能耗分析研究》文中进行了进一步梳理好氧技术是主要的水处理技术,可去除大部分污染物,但存在曝气控制及溶解氧利用不均衡的问题。过高的曝气量会扰动泥水分离,影响出水水质,增加能耗;过少的曝气量导致污染物去除率降低。因此,研究氧传质及影响因素,为污水厂的曝气控制提供参考依据,从而达到降低能耗的目的。本文包括两方面的内容,一是好氧生物反应器氧传质过程与能耗研究。基于ASM2D模型,对污水厂进行建模,通过曝气控制模拟及高级实验分析,确定曝气控制方式及最佳运行参数,并分析各工况下的能耗、氧传质系数、溶解氧浓度。二是好氧生物反应器水力特性对氧传质效果的数值模拟。以计算流体力学为基础,通过Euler-Euler和标准k-ε模型对好氧生物反应器进行模拟计算。从气液两相流速、气体体积分数、紊动动能分析反应器内两相混合程度及氧传质效果。具体结论如下:（1）好氧生物反应器氧传质过程与能耗研究表明:1)相比于KLa控制,串级控制的曝气能耗较低;2)全局敏感性分析:fSA、fSF、fXS、rP、v0对出水COD的敏感性比较显着;3)参数估计:模拟出水COD为20.49～35.97mg/L,fSA=0.4905,fSF=0.4879,fXH=0.0107,fXS=0.8670,rP=0.0157m3/g,v0=468.92m/d;4)终值优化:相较于基态模拟,出水TP为0.32mg/L,曝气能耗降低了50.36%,总能耗降低了41.6%。好氧池内KLa为100.56～227.14d-1,DO为1mg/L或2mg/L;5)不确定性分析:当SA为0.14～0.2mg/L,出水COD为18～26mg/L,概率分布为50%～95%,所建模型的出水相对稳定。（2）好氧生物反应器水力特性对氧传质效果的数值模拟表明:通过验证,Euler-Euler结合标准k-ε模型可对AAO反应器进行较好地模拟,能真实反映AAO反应器中的气液水力特性。AAO反应器模拟结果显示,DO=2mg/L,供氧量6m3/h,气液两相流速、紊动动能在z=1.5m处达到最大,氧传质效果最佳。
严鹏[3]（2019）在《鼓泡塔内气液流动行为的CFD-PBM耦合模型数值模拟》文中研究表明气液鼓泡塔因其独特的优势而被广泛应用于石油化工.、环境工程等领域,对鼓泡塔内气液流动行为的研究一直是该领域的热点之一。由于许多化工过程都是在加压条件和有机溶剂体系下进行的,因此,准确预测加压鼓泡塔中气液两相的流动状况及流体动力学参数的变化规律,这对加压鼓泡塔的设计、放大及优化更具有指导意义。本文在Fluent15.0平台上对内径为0.3m,高为6.6m的气液加压鼓泡塔进行了数值模拟。对比分析了操作压力在0.5-2.0MPa,表观气速在0.12-0.32m/s下电导探针、电阻层析成像技术（ERT）、差压法等测试技术得到的实验数据,并考察了压力、液体物性等参数对鼓泡塔内流体动力学参数的影响规律,主要研究结果如下:在课题组前期数值模拟工作的基础上,提出了基于CFD模拟的三种气泡群曳力模型。模型A是在Roghair的气泡群曳力模型中加入了大小气泡气含率,并进一步利用密度修正项优化了模型参数;模型B是将小气泡与液相视为密相,将大气泡视为疏相,基于Buffo和Roghair的气泡群曳力模型提出简化方案;模型C是基于多尺度能量最小化（EMMS）概念的双气泡尺寸（DBS）曳力模型,将CD/Db简化为密度修正项ρg/ρg,0与表观气速Ug的关系式。模拟结果显示,三种气泡群曳力模型对于鼓泡塔内的气含率都具有较好的预测性。在确定相间作用力的基础上耦合了群体平衡模型（PBM）,进一步预测塔内气泡尺寸分布的变化规律。在对比分析了初始气泡尺寸、气泡尺寸组数、聚并系数、破碎模型等影响因素后,发现在本实验操作工况下,流体动力学参数对聚并模型较敏感。因此,在Luo的聚并系数中引入密度修正项及大气泡气含率来优化聚并模型,并发现优化后的聚并模型对于塔内气泡尺寸的预测具有较好的准确性。利用优化后CFD-PBM耦合模型模拟了不同体系的鼓泡塔,如常压SEBS—1650和环己烷混合溶剂-空气体系（考察粘度的影响）、加压油酸水混合液-空气体系（考察表面张力的影响）。并进一步完善了模型,优化后的模型对于塔内不同液体物性对气含率的影响具有较好的预测性。
卢霞[4]（2019）在《外环流氨化反应器内气泡流动特性的研究》文中研究表明外环流氨化反应器是磷酸氨化的主要设备,具有物料混合均匀、湍流剧烈、气泡分散度高、传质面积大等优点。影响外环流氨化反应器性能的最重要因素是流动特性和气泡粒径分布（BSD）。对外环流氨化反应器内流动特性及气泡粒径分析有助于深入对传质和反应机理的理解,并指导反应器的操作参数和结构优化,对磷酸氨化过程中的节能减排有重要的指导意义。本文采用粒子图像测速（PIV）技术、数字图像分析（DIA）和数值模拟的方法研究了实验室规模外环流氨化反应器中的流动特性和气泡尺寸分布（BSD）。主要包括以下四个方面的内容:采用PIV实验法对外环流反应器的流动特性进行了实验研究,结果表明:表观气速大约为30mm/s时流型从均匀鼓泡流进入过渡流,表观气速大于80mm/s时流型从过渡流转变为非均匀鼓泡流;随着表观气速增大,循环液速先增加到最大值,然后随着表观气速增加而迅速减小,并且最终变得与表观气速无关。当表观气速为30mm/s时循环液速达到最大值,为0.41m/s;分布器孔径对上升管气含率分布的有一定的影响,在均匀鼓泡区和过渡区,上升管时均气含率随孔径增大而减小;在非均匀鼓泡区,分布器孔径对上升管时均气含率的影响不大。采用气液两相流的Euler-Euler模型、k-?模型以及湍流修正模型对外环流反应器内流动特性进行了模拟。比较不同曳力模型对模拟的时均气含率和轴向液速的影响,结果显示:Tomiyama模型对轴向液速预测过低,对时均气含率预测过高;Karamanev模型则相反;DBS-local模型预估值与实验值更吻合。升力和湍流扩散力对模拟结果有较大影响,因此模拟中需要考虑升力和湍流扩散力的影响。模拟值与实验值有一定差距,这是由于CFD模型采用的是单一的气泡直径,而实际流动中,气泡呈一定的粒径分布,因此需要将气泡粒径对流动特性的影响引入到数值模拟中。采用数字图像分析（DIA）技术分析了不同表观气速下实验室规模ELALR中的气泡尺寸分布（BSD）。实验结果表明:当表观气速小于20 mm/s时,DIA计算的含气率与实验数据吻合得很好,说明可以采用DIA方法计算气泡的粒径分布。随着表观气速的增加,气泡的概率密度（Probability Density Function,PDF）曲线变得更平坦,从单峰变为双峰。对于双峰PDF曲线,小气泡的峰值约为1.5mm,随着表观气速的增加,小峰值的概率增加。另一方面,较大气泡的峰值从4.5mm变为5.5mm,并且随着表观气速的增加,大峰值的概率降低。在相同的表观气速下随着循环液速的增加,气泡变得更小,气泡的上升速度增加。随着分布器孔径增大,气泡峰值粒径明显增大,且最大粒径的概率密度减小。引入气泡尺寸分布的群体平衡模型（PBM）,分析不同气泡聚并和破碎机制,并对模型进行了修正,建立了模拟气液体系流动特性及气泡尺寸分布的CFD-PBM模型。研究结果表明:随着湍流耗散率和气含率的增大,气泡聚并速率也增大;在均匀鼓泡流和过渡流范围内,PIV实验值和CFD-PBM模型模拟值吻合较好,液相速度分布呈抛物线分布,CFD-PBM模型对流动行为及气泡尺寸都有较好的预测能力;最大时均气含率位于上升管轴线位置,并且在近壁面附近存在一些高时均气含率点,气液流动大约在300mm的位置进入完全发展状态。随着表观气速的增加,PDF曲线变得更平坦,从单峰变为双峰,与实验观察吻合。在化工生产中,可以加快循环液速、减小气体分布器孔径、加入搅拌或丝网等内件的方法来减小气泡的平均粒径,增大气液传质面积,提高气液传质效率。
黄俊钦[5]（2019）在《基于旋流雾化的节能发酵装置设计与数值模拟》文中研究说明国内外发酵行业常用的通气发酵罐有机械搅拌式、气升式、鼓泡式和自吸式等,其中机械搅拌式通气发酵罐一直占据着主导地位,约占发酵罐总数的70%到80%。目前通风发酵工艺中常采用的机械搅拌装置具有耗能大、初始成本高、氧化效率低等缺点,其中机械搅拌装置所消耗的能耗占发酵全过程的一半左右,并且随着高产菌株的不断投产,当前的机械搅拌装置已经难以满足对更高的溶氧速率以及节能的要求。本文针对传统发酵行业生产成本高、能耗大,生产周期长,菌丝质量差等难以解决的难题,采用课题组自主研发的高效旋流雾化专利技术,运用空塔思想,设计研发了一套能耗低、剪切小、温度自适应调节的高效节能发酵装置,并利用计算流体力学（CFD）软件对原发酵工艺装置和基于旋流雾化的节能发酵装置内流动过程进行了数值模拟研究。本文利用Fluent软件对某26 m3发酵罐进行了仿真建模计算。采用群体平衡模型（PBM）耦合双流体模型（TFM）求解气泡群聚并、破碎等动力学演变过程,运用滑移网格（SM）法求解含有旋转机械的流场,根据氧溶解过程中涉及到的双膜理论相关知识,通过用户自定义函数（UDF）引入氧气吸收的源项,对原发酵装置和改造后的节能发酵装置进行了数值模拟仿真,对比分析了新旧装置的流场特性、传质特性和能耗问题,并针对改造后的节能发酵装置的安装位置、气液比、雾化器个数提出了优化分析。研究结果表明:（1）采用基于旋流雾化的节能发酵装置在没有机械搅拌器的情况下仍能实现罐内气液两相的旋转混合。（2）原机械搅拌发酵装置对存在着溶氧死区,而基于旋流雾化的节能发酵装置气相分布均匀,且平均气含率和平均容积传质系数更高。（3）原机械搅拌发酵装置的搅拌电机功率消耗较大,采用基于旋流雾化的节能发酵装置能够节省85.5%左右的功耗。（4）应将旋流雾化层尽可能地布置在较低的位置,但出于工艺性原因,安装高度不宜低于0.7 m;（5）提高通气比能达到更好的装置溶氧效果,而当旋流雾化气液比超过1.5:1时,发酵装置内平均气含率和平均容积氧传递系数随旋流雾化气液比增大而提高的趋势越来越小。（6）发酵装置内容积氧传递系数与平均气含率随着旋流雾化器个数先增加后下降,旋流雾化器个数为4时溶氧效果最佳;（7）对于该模拟设置的算例组,安装高度0.7m,旋流雾化气液比2:1,旋流雾化器个数4为最佳设计与运行参数。以上研究方法和结论对于以通气生化反应釜为核心设备的领域,如发酵行业等具有一定的借鉴和指导意义。
刘煜[6]（2018）在《射流微泡发生器气液两相流动测量与数值模拟》文中进行了进一步梳理在浮选中,空气以气泡的形式分散在浮选体系中,气泡作为载体将粘附在其上的目的矿物带到液面。射流微泡发生器用于产生一定尺寸及数量的微泡,其结构参数直接影响浮选效率的提升,由于气泡在高速流体中运动时会发生聚并与破裂,该设备内部流场运动规律及行为异常复杂。本文采用计算流体动力学（CFD）、粒子图像测试技术（PIV）和高速动态显微测量技术等研究手段,以实验室射流微泡发生器清水-气泡两相流场为研究对象,按照以下思路进行研究:首先进行了PIV和高速动态流场测试,通过数值模拟与实验数据对比,建立了适用于射流微泡发生器复杂流场计算的数值模型。在此基础上,通过PIV测量及利用已确定的数值模型对射流微泡发生器进行了优化设计。主要工作及结论如下:搭建了实验室射流微泡发生器清水-气泡的测试循环体系,使用PIV及高速动态技术测试了单管45°向下进气结构在低气含率的两相流场,得到了气泡的速度、尺寸分布特征,为后续数值计算模型探究及结构优化后实验对比提供依据。建立了适用于射流微泡发生器清水-气泡流场计算的两相流体动力学数值模型。对单管向下进气结构射流微泡发生器实施了数值模拟,通过与实验测量对比,结果表明:欧拉-欧拉双流体（E-E TFM）模型处理气液两相计算;基于群体平衡模型（PBM）中的Luo聚并模型和Lehr破裂模型计算气泡的聚并与破裂;使用重整化RNG k-ε模型计算湍流;使用Tomiyama模型计算曳力;使用Tomiyama模型计算升力;使用Antal-et-al模型计算壁面润滑力;得到与实验测量最为一致的数值计算结果。基于上述计算模型,通过数值模拟结果分析单管向下进气结构气含率分布,表明在此结构中气泡存在偏心运动,实际工业应用会造成设备磨损。进行了进气管数量优化,设计了双进气管结构,通过对此结构的射流微泡发生器进行的实验测量和数值模拟,结果表明:双管对称向下进气结构比单管向下进气结构可减小气泡的尺寸,使气泡的轴向速度和气泡的径向速度变大。双管对称向下进气结构可改善气泡偏心现象。进一步在双管对称向下进气结构基础上,设计了双管向下且切向进气管结构,数值模拟结果表明:双管向下切向进气结构比双管对称向下进气结构使气泡分布更均匀。另外,也讨论了双管垂直切向进气结构,结果表明:双管向下且切向进气结构与双管垂直切向进气结构均可改善气泡偏心运动的现象,切向进气结构比垂直切向进气结构使气泡分布更均匀,且在改善气泡平均粒径方面切向进气结构较优。
李凌乾[7]（2018）在《撞击流反应器内二氧化碳水合物生成动力学研究》文中指出近年来气候变暖日益加剧,降低以二氧化碳为主的温室气体排放是最严峻的环境问题。水合物法吸收二氧化碳是一种新型的分离技术,具有分离效率高、工艺简单等优点。然而从实验室研究到工业化应用仍然存在相当多的问题,如水合物生成较为缓慢、能耗较高、气体压缩成本较大等。水合物的生成是一个典型的气-液-固多相反应过程,涉及多相间的传热传质,因此,强化多相传递过程能促进水合物的快速生成。从传统的搅拌、喷淋、鼓泡,到射流、超重力等,新型水合物反应器也在被不断开发出来。撞击流技术是近年来强化方法的新进展,其相间相对速度极高,能有效的强化相间传递,已成功应用于燃烧、结晶、混合等化工领域。本文将撞击流技术首次应用于水合物生成领域,设计并制造了一台新型立式无旋液体连续相撞击流水合反应器,以二氧化碳水合物为研究对象,研究了撞击流水合反应器内二氧化碳水合物生成动力学特性,考察了不同温度、压力、转速（撞击强度）等条件下,水合物生成过程中系统内压力的变化,并分析了耗气量、水合反应速率常数、反应空速、活化能等动力学参数。通过实验研究,取得以下成果:（1）考察了不同温度下,水合物生成动力学特性。结果表明,温度对水合过程中系统内压力变化的影响较弱。（2）考察了不同初始压力下,水合物生成动力学特性。结果表明,随着初始压力的提高,系统内压力降低较快。耗气量和水合反应速率常数与初始压力呈线性关系。增大初始压力,提高了初始状态的逸度,由此提高了初始状态和平衡状态的逸度差,增大了水合反应的推动力,促进了水合物的生成。因此增大初始压力能有效地促进水合物的生成。（3）考察了不同转速（撞击强度）下,水合物生成动力学特性。结果表明随着转速（撞击强度）的增大,系统压力变化曲线越来越陡,且初末状态的压力差也增大。耗气量随着转速的增大而增大,呈线性关系。但水合反应速率常数先增大后降低,最大值为7.05×10-8 mol2/（s·J）,此时的转速为600 r/min,撞击强度为0.21,水合反应速度最快。（4）初始压力越大、转速越快,水合反应空速也随之增大,呈线性关系。（5）进一步对二氧化碳水合物的生成过程进行了动力学分析,计算出在此实验条件下水合物生成的活化能Ea为24.74 kJ/mol。本文研究了液体连续相撞击流水合反应器中二氧化碳水合物生成动力学特性,拓展了撞击流技术的应用领域,并为二氧化碳捕获提供新的选择。
张军[8]（2018）在《超低排放的湿法高效脱硫协同除尘的机理及模型研究》文中认为大气是人类赖以生存的自然环境组成之一,随着我国能源消费总量的增长以及大气环保标准的日趋严格,亟需开发高效二氧化硫、颗粒物等污染物的高效协同脱除技术。湿法烟气脱硫技术（WetFlueGasDesulfurization,WFGD）是我国应用最广泛的二氧化硫脱除技术,然而其在日益严格的环保要求及经济运行的要求下,进一步提高二氧化硫脱除效率及多种污染物协同控制能力是实现低成本火电厂超低排放技术的关键。本文重点研究了湿法烟气脱硫技术中的SO2控制机制、颗粒物脱除机制及脱硫系统运行优化技术,揭示了湿法烟气脱硫技术高效脱除及协同优化机制。通过实验结合数值模拟的方法建立了包括脱硫塔喷淋区、鼓泡区、pH分区等的超低排放SO2吸收模型,随后研究了颗粒物在脱硫塔内捕集的机理及规律,得到了湿法烟气脱硫塔中二氧化硫及颗粒物强化脱除的规律,并在火电机组上开展了工业验证。提出了采用数据模型校正机理模型误差的新型混合预测模型,并应用在WFGD出口 SO2排放浓度的精准预测,随后研究了基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法的WFGD系统的运行优化方法。第一,建立了包括喷淋区、鼓泡区及pH分区模块的超低排放SO2脱除模型,对关键鼓泡区建立了两相流数值模型,得到了鼓泡构件对气液传质面积的影响规律,筛板鼓泡区的单位气液传质面积主要受到气含率、烟气流速、开孔率、喷淋量等的影响,随着烟气流速的在增加而增加,随着开孔率的增大而就减小。建立的超低排放SO2脱除模型首先在某660MW脱硫机组进行了模型的验证,机组技术路线为通过塔外浆池pH分区控制,吸收塔内部加装筛板构件强化脱硫传质,数值计算基本能较好的预测不同工况条件下的出口 SO2浓度,绝对误差<5mg/m3。探究了鼓泡区强化高效SO2及颗粒物协同脱除的影响规律,提出了鼓泡区强化二氧化硫脱除的方法,为新型高效SO2超低排放排放技术的设计提供了理论基础。第二,结合实验验证了增效构件高效脱除SO2协同脱除颗粒物的规律,筛板塔细颗粒脱除效率随粒径增加先降低后升高,分级脱除效率曲线呈现“V”形分布,在0.2～1.0μm粒径段,颗粒物分级脱除效率最低,最终开展了新型筛板塔协同颗粒物脱除技术的工程示范研究。第三,分析了布朗扩散、拦截、惯性碰撞、热泳力等对颗粒物作用的机理,建立了脱硫塔内颗粒物脱除机理的通用动力学方程,建立了定步长的蒙特卡洛求解计算算法,分析了喷淋强度、喷淋条件、烟气流速、气溶胶尺度对气溶胶颗粒的脱除影响规律,随着喷淋层数的增加、烟气流速的降低,颗粒物脱除效率随之增加。浆液液滴几何平均尺度越小,颗粒物脱除效率越高。颗粒物在进入脱硫塔后快速的被脱除,在脱硫塔垂直高度分别为5、10、15、20m时,脱除效率分别为75.01%、82.57%、85.95%、87.92%。最后,结合工程应用测试结果分析数值模拟方法作为脱硫塔协同除尘效率计算的可行方案。第四,研究了基于机理、数据和机理与数据融合的脱硫系统出口 SO2浓度预测模型,在实际的电厂运行数据验证条件下,基于机理与数据驱动的混合模型能实现98%的预测精度,相比机理模型精度提高了 25%。建立了脱硫系统的运行成本模型,耦合粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法对WFGD系统进行运行优化研究,研究结果为不同工况下脱硫系统达标节能运行提供了运行策略。最后,建立了全国包括1966台燃煤电厂/热电厂的机组容量、控制技术、煤种含硫量的SO2排放清单,结合SO2费效成本模型及整数线性规划（IntegerLinear Programming,ILP）算法研究实现了成本最优的全国脱硫装备升级策略。当前情景下全国平均脱硫效率为92.14%,完成全国总量减排目标为10%、20%、40%时,全国的平均脱硫效率分别可达到92.55%、93.22%及94.56%,对应的最优运行成本分别为530.81亿元、533.84亿元、540.03亿元,相比当前情景下分别增加0.98%、2.16%及5.21%。在不同减排目标下,300MW、600MW机组均占55%以上的减排比例,大机组具有更大的减排潜力。提出了政府部门在制定实现全国污染物总量减排目标政策时,需综合考虑因地制宜,实施机组差异化、区域差异化、技术差异化的政策。
任庆凯[9]（2017）在《微压内循环生物反应器的流场特性研究》文中进行了进一步梳理微压内循环生物反应器（Micro-Pressure Inner-Loop Bioreactor,MPR）是一种新型的偏心进气式曝气池,内部无运动部件、结构简单,主要应用于城镇污水和工业废水的生物处理过程。反应器底部单侧曝气使活性污泥混合液形成外围流速高,向中心流速逐渐降低的竖向循环流场。在曝气增氧和微生物耗氧的共同作用下,流场外围区域表现为好氧段特性,中心区域具有一定的低氧区,好氧、缺氧和厌氧多种功能菌群分区共存、协同作用。采用穿孔曝气管提供气源和流体流动的唯一动力驱动,曝气端气液固三相相互作用,远离曝气端的出水排气端气体聚并集中排出,对附近的混合液产生明显的脉动性冲击影响,中间和中心区域循环流动比较平缓。反应器流场各区域流体力学行为不均一,较为复杂。由于污水生物处理试验的活性污泥和气泡并存,采用单一的实验研究难以获得理想的研究结果。近年来,计算流体力学和物理模型研究快速发展,广泛而深入应用于各类污水处理反应器的流体力学行为和结构优化研究。本文利用实验研究方法和数值模拟方法深入研究反应器的流场特性,并提出反应器结构优化方案,指导反应器生物处理试验研究的运行控制,并为反应器结构优化设计提供依据,加速反应器推广应用。1)根据常规微压内循环生物反应器污水处理实验的流态分析改进反应器结构,本文进行了改进反应器污水处理溶解氧分布试验研究和清水充氧试验研究,分别进行了清水条件下常规和改进反应器流速分布试验研究。污水生物处理过程溶解氧浓度分布实验实测结果表明:反应器中心溶解氧浓度为外围溶解氧浓度11.88%,中间区域平均溶解氧浓度为外围溶解氧浓度34.65%,具有较大的梯度分布特征,已形成明确的氧分区。流速分布试验结果表明,流速同样有较大的梯度分布。在实验研究过程中,研究开发了适合本文微压内循环生物反应器的数码影像流速测试法和非介入式溶解氧浓度测试法。2)采用计算力体力学软件Fluent 15.0构建数值模型及数值模拟,利用流速分布实验数据验证数值模拟结果的正确性;通过数值模拟对比不同曝气强度下气液两相流流场特性,提出最佳曝气强度优化运行控制条件。结果表明:对于固定外形尺寸反应器,曝气强度是影响其流场特性的主要因素。单从曝气强度角度分析,曝气强度越大,反应器内总体流速越高。曝气强度过大,反应器内总体流速提高的同时流速分布梯度减小,同时由于对流强烈加强了传质,反应器内的溶解氧浓度增高,并趋向于均一化,溶解氧浓度梯度也相应减小,反应器内流速分区和氧分区模糊,综合表现接近于完全混合式曝气池;曝气强度过小,池内流速和溶解氧浓度也随之整体降低,也未形成良好的分区,反应器底部水平流速下降,易造成底部积泥和边角处形成死区。3)利用数值模拟方法进一步优化反应器结构,结果表明:常规型反应器在加设倒角和内部导板后,减弱了反应器四角处水流的反射,减少了流体循环流动中的能量损失,在相同的曝气强度下,提高了水流的运动速度,气流提供了更大的推动力,提高了混合悬浮的能力,更加有利于反应器活性污泥的悬浮,最终选定结构优化反应器较常规型反应器外围流速提高,反应器底部水平流速提高,流场更加稳定,可通过改变反应器倒角和内部导板来控制各区流体交换量,控制各区域容积比例,除了通过调节曝气量和增减曝气管数量、调整曝气管位置等改变反应器运行控制条件的基本方法外,提供了新的控制和设计思路与方法,提高了反应器的可操控性。将进水管由近排气端边壁处调至主反应器几何中心,使污水进水在反应器中心区厌氧段,可进一步促进中心厌氧区的形成,有利于污水生物处理过程,由于中心区域流速接近于0.0m/s,流体绕流阻力增加不明显,对反应器流场未产生较大影响,反应器后续研究中采用优化结构和中心进水方式,可增大各氧分区的溶解氧浓度梯度,进一步提高污水生物处理效率;同时良好的反应器结构可降低混合悬浮所需的能量消耗,在满足污水处理反应器内生物的耗氧需求的前提下,可降低曝气量,达到节能降耗的目的。综上所述,本文针对微压内循环生物反应器的流场开展的实验研究和数值模拟分析,明确了反应器内流体的流速分布规律和人工增氧过程的氧补充规律。数值模拟过程中比较分析了反应器结构和进水点位进一步优化的几种方案,提出优化建议。本文的数值模拟结果与实验结果吻合较好,表明通过数值模拟方法指导污水处理反应器的结构优化设计具有可行性。
王珏[10]（2017）在《基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟》文中提出鼓泡塔反应器因其结构简单,产能大,易操作,良好的传质传热特性,而被广泛的应用于传统化工、石油化工和生物化工等过程,例如氧化过程、费-托合成、生物发酵、废水处理等。不同工艺条件下鼓泡塔内部流型变化、气液两相相互作用是典型的多尺度问题。鼓泡塔中多尺度现象的深入研究对工业生产中反应器的逐级放大、结构设计、操作优化都有重要的意义。随着计算机技术的发展和计算流体力学（Computational Fluid Dynamic,CFD）模型的成熟,使用数值模拟方法研究鼓泡塔内部气液流动状态成为化工流体力学的重要研究手段。气泡粒径作为两相流（Two Fluid Model,TFM）模型的输入参数对模拟结果的准确度有着重要意义。鉴于此,本文的主要目标是研究气泡尺径因素对高气速工况条件下鼓泡塔内气液CFD模拟结果的影响,以及基于能量最小多尺度（Energy Minimization Multi-Scale,EMMS）方法的群平衡（Population Balance Model,PBM）模型模拟气泡尺径分布中的应用。主要内容如下:第1章综述了鼓泡塔反应器理论研究与实验成果,以及近年来计算流体动力学模拟的发展和群平衡理论在鼓泡塔反应器中的应用,最后介绍了能量最小多尺度（EMMS）模型和EMMS-PBM耦合方法。第2章简要介绍计算流体力学耦合群平衡模型的基本设置,采取了Gambit软件进行网格划分,选取了针对本文体系的相间作用力模型和湍流模型等参数对鼓泡塔反应器进行建模。第3章中研究了基于EMMS模型修正的PBM模型对模拟结果的影响,将其与未修正的PBM模型以及均一气泡尺径模型进行对比。研究发现考虑了介尺度能量耗散的PBM模型对气泡尺径分布的模拟结果有很大的改善作用,气泡尺径的不同描述方法对气液两相流的模拟起到了明显的影响。第4章、第5章的研究进一步补充了气泡尺径对鼓泡塔研究的影响提供了相应的补充,讨论了采用均一气泡法初始气泡尺径设置以及曳力模型对气含率和轴向液速的影响。讨论了 PBM模型对高气速下气泡尺径鼓泡塔轴向和径向位置非均匀分布,对比了不同群平衡聚并核函数修正因子对气泡尺径、气含率,轴向液速等结果的影响。最后,第6章进行了总结与展望。
二、蒙特卡罗模拟筛板鼓泡塔的停留时间分布和流动模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、蒙特卡罗模拟筛板鼓泡塔的停留时间分布和流动模型（论文提纲范文）
（1）直接接触换热过程中气-液两相流的气泡分布特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题来源与研究背景 |
| 1.1.1 选题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 余热利用与ORC |
| 1.2.2 ORC系统中的直接接触换热器 |
| 1.2.3 多相流体混合的均匀性表征 |
| 1.3 研究意义及内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 ORC直接接触换热试验与建模 |
| 2.1 ORC原理介绍 |
| 2.2 试验装置与设计 |
| 2.2.1 材料与仪器 |
| 2.2.2 试验设计 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 DCHE模型的性能评价 |
| 2.3.2 直接接触式强化换热效果分析 |
| 2.3.3 ORC直接接触蒸发器的传热性能建模 |
| 2.4 气泡的产生与数字图像处理 |
| 2.4.1 分散相液滴的汽化过程 |
| 2.4.2 气-液两相流的图像分析 |
| 2.4.3 数据获取与数字图像处理技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 DCHE内气-液两相流中气泡群的拓扑结构和形状特征 |
| 3.1 气泡流型图像阈值化对Betti数测量的影响 |
| 3.1.1 计算同调群与Betti数 |
| 3.1.2 气泡群图像压缩与EPP |
| 3.1.3 局部含气率验证和Betti数值评价 |
| 3.2 基于Betti数的气泡流型复杂性演化测度模型 |
| 3.2.1 气泡群RGB图像压缩与新目标函数 |
| 3.2.2 阈值、操作变量对混合效果的影响 |
| 3.3 气泡形状特征参数的量化方法 |
| 3.3.1 气泡群的局部区域特性 |
| 3.3.2 Ripley’s K函数及其应用分析 |
| 3.4 气泡形状特征参数与传热性能的耦合分析 |
| 3.4.1 气泡形状特征参数的演化 |
| 3.4.2 流动与传热的协同关系分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于偏差测度DCHE内气泡分布均匀性与混合效率 |
| 4.1 矩形观测区域内的气泡均匀性度量 |
| 4.1.1 Betti数法分析 |
| 4.1.2 新提出的UC法 |
| 4.2 气泡混合时空特征量化 |
| 4.2.1 混合过程演化特征的量化 |
| 4.2.2 气泡局部与全局均匀性的辨识 |
| 4.3 圆形测量区域内的气泡均匀性 |
| 4.4 不同观测区域下的气泡群均匀性度量 |
| 4.4.1 模拟数据与气泡均匀性识别 |
| 4.4.3 敏感性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于二维质心的DCHE内气泡时空均匀性测量方法 |
| 5.1 基于气泡坐标位置量化气泡时空均匀性 |
| 5.1.1 改进型L_2-星偏差(CD和 WD) |
| 5.1.2 基于改进型偏差的均匀性系数 |
| 5.2 直接接触式气-液换热过程气泡时空均匀性量化 |
| 5.2.1 试验案例的视频图像序列 |
| 5.2.2 性质验证与时间复杂度 |
| 5.2.3 数值仿真与试验实例 |
| 5.3 基于坐标位置的混合物三维均匀性度量 |
| 5.3.1 改进型L2-星偏差与模拟验证 |
| 5.3.2 流体混合的图像分析 |
| 5.4 多组份混合物的三维均匀性测度 |
| 5.4.1 CD(t)和WD(t)非线性曲线拟合 |
| 5.4.2 操作条件对模型的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于假设检验与图像统计分布特性的气泡演化评价 |
| 6.1 假设检验与图像分析结合用于气泡演变量化 |
| 6.1.1 统计假设检验工具 |
| 6.1.2 试验结果与讨论 |
| 6.2 基于统计检验和图像分析来量化气泡演化过程 |
| 6.2.1 理论与方法 |
| 6.2.2 试验结果与讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 研究结论与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A.攻读博士学位期间发表的主要成果 |
| 附录B.攻读博士学位期间参与的科研活动 |
| 附录C.攻读博士学位期间发表的发明/实用新型专利 |
| 附录D.攻读博士学位期间所获的主要科技奖励 |
| 附录E.攻读博士学位期间主持或参与的基金项目 |
| 附录F.媒体报道 |
（2）好氧生物反应器氧传质过程模拟与能耗分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 好氧生物反应器传质模型及影响因素研究 |
| 1.2.1 好氧生物反应器理论 |
| 1.2.2 氧传质模型 |
| 1.2.3 氧传质影响因素研究 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 好氧生物反应器氧传质研究理论基础 |
| 2.1 曝气方式及控制现状 |
| 2.1.1 曝气作用及方式 |
| 2.1.2 曝气控制及存在问题 |
| 2.2 IAWQ模型 |
| 2.2.1 模型理论 |
| 2.2.2 应用现状 |
| 2.3 计算流体力学理论与应用 |
| 2.3.1 CFD简介及求解过程 |
| 2.3.2 CFD基本方程 |
| 2.3.3 计算流体力学的应用 |
| 3 好氧生物反应器氧传质过程与能耗研究 |
| 3.1 某污水处理厂工况模拟 |
| 3.1.1 某污水厂工艺建模 |
| 3.1.2 曝气对氧传质的影响 |
| 3.2 高级实验分析 |
| 3.2.1 敏感性分析 |
| 3.2.2 参数估计 |
| 3.2.3 终值优化 |
| 3.2.4 不确定性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 好氧生物反应器氧传质效果数值模拟 |
| 4.1 模型验证 |
| 4.1.1 建立模型及网格划分 |
| 4.1.2 设定边界条件 |
| 4.1.3 模型比较与选择 |
| 4.2 A~2/O反应器模拟 |
| 4.2.1 建立模型及网格划分 |
| 4.2.2 设定边界条件 |
| 4.2.3 流场分析 |
| 4.2.4 气体体积分数分析 |
| 4.2.5 紊动动能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与建议 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 存在问题及建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（3）鼓泡塔内气液流动行为的CFD-PBM耦合模型数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 鼓泡塔内流体力学实验研究 |
| 1.2.1 流动参数的检测方法 |
| 1.2.2 流型划分 |
| 1.2.3 塔内流动区域的划分 |
| 1.3 CFD模拟现状 |
| 1.3.1 概述 |
| 1.3.2 气液鼓泡塔数值模拟方法 |
| 1.3.3 相间作用力 |
| 1.3.4 湍流模型 |
| 1.4 PBM研究现状 |
| 1.4.1 气泡聚并 |
| 1.4.2 气泡破碎 |
| 1.5 加压鼓泡塔的研究 |
| 1.6 本文目的与研究内容 |
| 第二章 加压鼓泡塔CFD模拟 |
| 2.1 数学模型 |
| 2.1.1 欧拉-欧拉模型 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 相间作用力 |
| 2.1.4 大小气泡气含率的表达式 |
| 2.2 实验数据来源和计算条件设置 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 实验体系和实验条件 |
| 2.2.3 数据来源 |
| 2.2.4 计算条件设置 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 三种测试手段对比分析 |
| 2.3.2 不同高度对比 |
| 2.3.3 大小气泡关联式 |
| 2.3.4 网格无关性验证 |
| 2.3.5 影响因素分析 |
| 2.3.6 径向平均气含率 |
| 2.3.7 径向气含率 |
| 2.3.8 三维模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 加压鼓泡塔的CFD-PBM耦合模型模拟 |
| 3.1 数学模型 |
| 3.1.1 气泡破碎模型 |
| 3.1.2 气泡聚并模型 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 不同气泡群曳力模型对比 |
| 3.2.2 气泡组数的影响 |
| 3.2.3 进口气泡尺寸影响 |
| 3.2.4 聚并系数影响 |
| 3.2.5 破碎模型影响 |
| 3.2.6 径向气含率 |
| 3.2.7 径向气泡直径 |
| 3.2.8 气泡尺寸分布 |
| 3.2.9 径向气泡上升速度 |
| 3.2.10 径向液体上升速度 |
| 3.2.11 三维模拟 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 不同物性下CFD-PBM耦合模型的通用性 |
| 4.1 粘度影响 |
| 4.1.1 数学模型 |
| 4.1.2 实验装置 |
| 4.1.3 结果与讨论 |
| 4.2 表面张力影响 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 液相物性 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
| 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
（4）外环流氨化反应器内气泡流动特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 外环流氨化反应器的结构形式 |
| 1.3 外环流氨化反应器的研究现状 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 数值模拟的研究现状 |
| 1.4 本文的研究目标 |
| 第2章 外环流氨化反应器内流动特性的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 氨化反应器结构及相关仪器简介 |
| 2.2.1 氨化反应器结构 |
| 2.2.2 实验仪器简介 |
| 2.2.3 PIV测试系统 |
| 2.2.4 示踪粒子的特性要求及选择 |
| 2.3 PIV实验流程及数据处理方法 |
| 2.3.1 PIV实验流程 |
| 2.3.2 PIV图像处理方法 |
| 2.4 实验工况 |
| 2.5 实验结果及分析 |
| 2.5.1 流动形态的视觉观察 |
| 2.5.2 上升管气泡运动状态分析 |
| 2.5.3 时均气含率 |
| 2.5.4 气含率的拟合关系式 |
| 2.5.5 外环流氨化反应器循环液速 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 外环流氨化反应器流体力学行为的CFD模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基本控制方程 |
| 3.2.1 连续性方程 |
| 3.2.2 动量方程 |
| 3.2.3 相间作用力 |
| 3.2.4 湍流模型 |
| 3.3 模型实现及边界条件 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 流场分布 |
| 3.4.2 不同曳力模型对时均气含率的影响 |
| 3.4.3 升力对径向气含率和轴向液速的影响 |
| 3.4.4 湍流扩散力对液相轴向速度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于图像处理的气泡粒径分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 图像处理 |
| 4.2.1 图像的预处理 |
| 4.2.2 图像分割 |
| 4.2.3 气泡粒径分析 |
| 4.3 结果可靠性分析 |
| 4.4 结果分析与讨论 |
| 4.4.1 视觉观察 |
| 4.4.2 气泡速度分布 |
| 4.4.3 气泡粒径分布 |
| 4.4.4 循环液速的影响 |
| 4.4.5 不同分布器孔径的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 流动特性及气泡粒径分布的CFD-PBM模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 群体平衡模型 |
| 5.3 气泡的聚并 |
| 5.3.1 气泡碰撞频率 |
| 5.3.2 聚并效率 |
| 5.4 气泡的破裂 |
| 5.4.1 Coulaloglou and Travlarides模型 |
| 5.4.2 Luo and Svendsen模型 |
| 5.4.3 Lehr模型 |
| 5.4.4 Wang模型 |
| 5.4.5 破裂模型修正 |
| 5.5 CFD-PBM耦合模型 |
| 5.6 结果与讨论 |
| 5.6.1 气泡聚并速率 |
| 5.6.2 气泡破裂速率及子气泡分布 |
| 5.6.3 表观液速的径向分布 |
| 5.6.4 气含率的径向分布 |
| 5.6.5 气泡的尺寸分布 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间已发表的论文 |
| 致谢 |
（5）基于旋流雾化的节能发酵装置设计与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 发酵技术的起源 |
| 1.1.2 传统发酵工艺存在的问题 |
| 1.1.3 通风发酵装置技术现状 |
| 1.2 国内外发酵罐的研究现状 |
| 1.2.1 发酵罐内部流场的研究方法 |
| 1.2.2 发酵罐内气液两相流的CFD研究进展 |
| 1.2.2.1 气液两相流动模型的处理 |
| 1.2.2.2 分散相系统动力学演变过程的处理 |
| 1.2.2.3 旋转域的处理方法 |
| 1.2.2.4 国内外数值模拟研究进展 |
| 1.3 课题来源与本文的主要工作 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 研究内容 |
| 1.3.4 研究技术路线 |
| 第二章 节能发酵装置设计 |
| 2.1 生物发酵原工艺流程概述 |
| 2.2 节能发酵设计方案 |
| 2.3 旋流雾化技术的基本原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 发酵罐内部流场数值模拟的数学模型 |
| 3.1 气液两相流动模型 |
| 3.1.1 多相流模型 |
| 3.1.1.1 多相流模型的选择 |
| 3.1.1.2 多相流模型的基本控制方程 |
| 3.1.2 多相流湍流模型 |
| 3.1.2.1 k-ε湍流模型的选择 |
| 3.1.2.2 k-ε输运方程 |
| 3.1.3 相间作用 |
| 3.1.3.1 曳力作用 |
| 3.1.3.2 升力作用 |
| 3.2 群体平衡模型 |
| 3.2.1 群体平衡方程 |
| 3.2.2 离散法 |
| 3.2.3 气泡聚并和破碎模型 |
| 3.2.3.1 气泡的聚并 |
| 3.2.3.2 气泡的破碎 |
| 3.2.4 群体平衡模型与双流体模型耦合 |
| 3.3 氧传质模型计算理论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 节能发酵罐内过程的数值模拟 |
| 4.1 物理模型 |
| 4.2 网格划分 |
| 4.3 计算方法与边界条件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 发酵罐内部流动数值模拟结果及分析 |
| 5.1 改造前后流场分析 |
| 5.1.1 液相流动分析 |
| 5.1.2 气相流动分析 |
| 5.2 溶氧性能分析 |
| 5.2.1 气含率分析 |
| 5.2.2 氧含率分析 |
| 5.2.3 传质速率分析 |
| 5.3 能耗分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 节能发酵装置的模拟优化分析 |
| 6.1 旋流雾化层高度 |
| 6.1.1 气含率分析 |
| 6.1.2 传质速率分析 |
| 6.2 旋流雾化气液比 |
| 6.2.1 气含率分析 |
| 6.2.2 传质速率分析 |
| 6.3 旋流雾化器个数 |
| 6.3.1 气含率分析 |
| 6.3.2 传质速率分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）射流微泡发生器气液两相流动测量与数值模拟（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 微泡发生器研究概述 |
| 1.3 射流自吸气机理研究 |
| 1.4 射流微泡发生器数值计算研究现状 |
| 1.5 多相流场测试技术及研究现状 |
| 2 气-液两相流计算理论 |
| 2.1 湍流模型 |
| 2.2 多相流相间作用力模型 |
| 2.3 群体平衡模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 射流微泡发生器流场测试 |
| 3.1 已有研究 |
| 3.2 PIV及高速动态摄像流场测试 |
| 3.3 实验室射流微泡发生器试验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 射流微泡发生器气液两相数值模拟 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 求解设置 |
| 4.3 两相流动模拟结果分析对比 |
| 4.4 单管进气结构气含率分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 射流微泡发生器结构优化 |
| 5.1 双管对称进气管结构实验测量 |
| 5.2 双管对称进气结构数值模拟分含率分布 |
| 5.3 其他类型进气口结构优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）撞击流反应器内二氧化碳水合物生成动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 论文结构 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 气体水合物 |
| 2.2 水合物的生成机理 |
| 2.2.1 成核机理 |
| 2.2.2 相平衡 |
| 2.2.3 传热 |
| 2.2.4 传质 |
| 2.3 水合物快速生成技术 |
| 2.4 物理促进法国内外研究进展 |
| 2.4.1 搅拌 |
| 2.4.2 喷淋 |
| 2.4.3 鼓泡 |
| 2.4.4 射流 |
| 2.4.5 外场 |
| 2.4.6 流化床 |
| 2.4.7 超重力 |
| 2.4.8 撞击流 |
| 3 实验研究 |
| 3.1 撞击流水合反应器 |
| 3.1.1 反应器釜体 |
| 3.1.2 导流筒 |
| 3.1.3 搅拌器 |
| 3.1.4 撞击强度 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.3 数据采集系统 |
| 3.4 实验材料 |
| 3.5 实验步骤 |
| 3.6 实验分析方法 |
| 3.6.1 状态方程 |
| 3.6.2 气体消耗量 |
| 3.6.3 水合反应速率常数 |
| 3.6.4 反应空速 |
| 4 结果与讨论 |
| 4.1 撞击流反应器内二氧化碳水合物生成过程 |
| 4.2 温度对水合过程的影响 |
| 4.3 初始压力对水合过程的影响 |
| 4.4 撞击强度对水合过程的影响 |
| 4.5 活化能 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 个人简历 |
| 学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（8）超低排放的湿法高效脱硫协同除尘的机理及模型研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 我国大气环境污染现状 |
| 1.1.2 燃煤烟气污染物排放现状 |
| 1.1.3 燃煤污染物超低排放技术发展迅速 |
| 1.2 湿法烟气脱硫研究进展 |
| 1.2.1 湿法烟气脱硫及颗粒物协同脱除研究进展 |
| 1.2.2 SO_2吸收模型研究进展 |
| 1.2.3 脱硫塔内过程预测建模及运行优化研究进展 |
| 1.2.4 问题的提出 |
| 1.3 本文研究内容与技术路线 |
| 2 SO_2高效脱除传质强化的数值模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 脱硫塔SO_2吸收模型 |
| 2.2.1 吸收模型概述 |
| 2.2.2 吸收模型数值计算方法 |
| 2.2.3 鼓泡区强化气液传质模型 |
| 2.3 结果分析与讨论 |
| 2.3.1 鼓泡区气液传质规律研究 |
| 2.3.2 二氧化硫脱除效果研究 |
| 2.3.3 鼓泡强化规律研究 |
| 2.3.4 工程应用研究 |
| 2.4 小结 |
| 3 筛板塔的颗粒物协同脱除机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验系统及方法 |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 3.3.1 影响颗粒物脱除的关键因素 |
| 3.3.2 脱硫塔颗粒物脱除过程的石膏携带分析 |
| 3.3.3 筛板塔与喷淋塔脱除效果对比 |
| 3.4 筛板塔颗粒物协同脱除工程应用研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 脱硫塔协同颗粒物脱除的数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 脱硫塔气溶胶及其颗粒物脱除数学模型 |
| 4.2.1 液滴捕集颗粒机理分析 |
| 4.2.2 通用动力学方程描述 |
| 4.2.3 碰撞效率 |
| 4.2.4 清除系数 |
| 4.3 数学模型求解方法 |
| 4.3.1 理论求解 |
| 4.3.2 数值求解过程 |
| 4.4 结果分析与讨论 |
| 4.4.1 喷淋强度对颗粒物的脱除效果影响 |
| 4.4.2 浆液喷淋条件对气溶胶颗粒的去除效果影响 |
| 4.4.3 烟气流速对气溶胶颗粒的去除效果影响 |
| 4.4.4 入口颗粒分布对颗粒的脱除效果影响 |
| 4.4.5 工程案例验证研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于机理与数据融合的WFGD预测与优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于机理及数据驱动的混合预测模型的建立 |
| 5.2.1 二氧化硫脱除过程描述 |
| 5.2.2 机理及数据驱动的混合模型结构 |
| 5.3 脱硫塔出口SO_2浓度预测结果分析与讨论 |
| 5.4 基于粒子群算法的WFGD运行优化 |
| 5.4.1 粒子群优化算法 |
| 5.4.2 优化目标及其约束 |
| 5.4.3 运行优化结果与分析 |
| 5.4.4 湿法烟气脱硫系统运行谱图 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于ILP算法的区域脱硫装备升级策略寻优研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型及方法 |
| 6.2.1 脱硫运行成本模型 |
| 6.2.2 脱硫运行成本数据库 |
| 6.2.3 整数线性规划算法 |
| 6.2.4 模型可靠性分析 |
| 6.3 结果与分析 |
| 6.3.1 区域差异化脱硫装备升级策略 |
| 6.3.2 机组差异化脱硫装备升级策略 |
| 6.3.3 脱硫技术差异化升级策略 |
| 6.4 情景设计与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 7.3 本文主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者攻读博士学位期间发表的主要学术论文 |
| 攻博期间曾获奖励 |
| 参加的科研项目 |
（9）微压内循环生物反应器的流场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1. 研究背景 |
| 1.2. 国内外研究现状 |
| 1.2.1. 常用城市污水生物处理工艺 |
| 1.2.2. 循环流污水处理工艺的国内外研究现状 |
| 1.2.3. 微压内循环生物反应器的国内外研究现状 |
| 1.2.4. 污水生物处理反应器流场的国内外研究现状 |
| 1.3. 课题的提出和主要研究内容 |
| 1.3.1. 课题的提出 |
| 1.3.2. 主要研究内容 |
| 1.4. 创新点 |
| 第2章 反应器流速与溶解氧分布的试验与测试方法优化 |
| 2.1. 试验材料与装置 |
| 2.2. 反应器清水曝气充氧过程的试验研究 |
| 2.2.1. 试验的目的 |
| 2.2.2. 试验研究方法及参照标准 |
| 2.2.3. 清水充氧试验溶解氧分布规律 |
| 2.3. 反应器流场溶解氧分布测试方法的优化 |
| 2.3.1. 溶解氧仪校准及标定 |
| 2.3.2. 常规溶解氧仪测试法 |
| 2.3.3. 溶解氧仪测试方法的优化 |
| 2.4. 反应器流场流速分布测试方法的优化 |
| 2.4.1. 流速测试方法优化 |
| 2.4.2. 实测流速数据可视化方法 |
| 2.5. 本章小结 |
| 第3章 微压内循环生物反应器流场的数值模拟 |
| 3.1. 流场数值模拟方法 |
| 3.1.1. 创建模拟结构、划分网格 |
| 3.1.2. 气液两相流计算模型的选择 |
| 3.1.3. 反应器数值模拟的物理模型 |
| 3.2. 反应器流场的数值模拟研究 |
| 3.2.1. 反应器流场二维数值模拟 |
| 3.2.2. 反应器流场CFD三维模拟 |
| 3.3. 数值模拟与实测试验结果对比验证 |
| 3.3.1. 1#反应器数值模拟与流速仪法实测对比验证 |
| 3.3.2. 2#反应器数值模拟与数码影像示踪法实测对比验证 |
| 3.4. 本章小结 |
| 第4章 反应器的流场特性分析 |
| 4.1. 流场溶解氧浓度、流速分布规律 |
| 4.2. 流场数值模拟不同曝气强度下流速分布规律 |
| 4.3. 本章小结 |
| 第5章 反应器结构优化及流场流速分布特性 |
| 5.1. 优化反应器的结构及数值求解方法 |
| 5.1.1. 优化反应器的结构与模型 |
| 5.1.2. 优化反应器的数值求解方法 |
| 5.2. 优化反应器的数值模拟 |
| 5.3. 优化反应器流速分布的对比分析 |
| 5.4. 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
| 附录 |
（10）基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 鼓泡塔模拟的实验基础和理论基础 |
| 1.3 鼓泡塔模拟研究 |
| 1.3.1 两相流流型 |
| 1.3.2 气泡动力学 |
| 1.3.3 相间作用力 |
| 1.4 群平衡理论研究现状 |
| 1.4.1 聚并模型的研究 |
| 1.4.2 破碎模型的研究 |
| 1.4.3 群平衡方程的解法 |
| 1.5 双气泡尺寸模型 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 2 鼓泡塔模拟设置 |
| 2.1 建模对象和方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 相间作用力 |
| 2.1.4 群平衡模型(PBM) |
| 2.1.5 聚并速率修正因子 |
| 2.2 结构模型设置和网格无关性验证 |
| 2.3 数学模型求解设置 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 EMMS-PBM方法 |
| 3.1 模型设置 |
| 3.2 模拟结果与讨论 |
| 3.2.1 气含率 |
| 3.2.2 气泡大小分布 |
| 3.2.3 轴向液速 |
| 3.4 结论 |
| 4 气泡尺径的影响 |
| 4.1 初始气泡尺径对气含率(Gas Holdup)和表观气速(U_(sup))的影响 |
| 4.2 气泡直径在不同曳力模型中对气含率和表观气速的影响 |
| 4.2.1 曳力模型影响 |
| 4.2.2 单气泡曳力和气泡群修正系数影响 |
| 4.3 PBM模拟对气泡尺径分布的模拟 |
| 4.3.1 PBM模拟气泡尺径分布在鼓泡塔不同空间位置的变化 |
| 4.3.2 PBM模拟初始气泡设置对气泡尺径分布的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 修正因子的影响 |
| 5.1 不同聚并核函数修正因子 |
| 5.2 不同高度下的气泡尺径分布 |
| 5.3 不同聚并核函数对气泡尺径分布的模拟结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 符号表 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
四、蒙特卡罗模拟筛板鼓泡塔的停留时间分布和流动模型（论文参考文献）
- [1]直接接触换热过程中气-液两相流的气泡分布特性研究[D]. 肖清泰. 昆明理工大学, 2019(06)
- [2]好氧生物反应器氧传质过程模拟与能耗分析研究[D]. 侯佳. 西安理工大学, 2019(08)
- [3]鼓泡塔内气液流动行为的CFD-PBM耦合模型数值模拟[D]. 严鹏. 北京石油化工学院, 2019(09)
- [4]外环流氨化反应器内气泡流动特性的研究[D]. 卢霞. 武汉工程大学, 2019(03)
- [5]基于旋流雾化的节能发酵装置设计与数值模拟[D]. 黄俊钦. 华南理工大学, 2019(02)
- [6]射流微泡发生器气液两相流动测量与数值模拟[D]. 刘煜. 中国矿业大学, 2018(02)
- [7]撞击流反应器内二氧化碳水合物生成动力学研究[D]. 李凌乾. 郑州大学, 2018(12)
- [8]超低排放的湿法高效脱硫协同除尘的机理及模型研究[D]. 张军. 浙江大学, 2018(05)
- [9]微压内循环生物反应器的流场特性研究[D]. 任庆凯. 东北师范大学, 2017(01)
- [10]基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟[D]. 王珏. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2017(01)