CFD-PBM耦合模型用于浆态床反应器的研究进展

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作者 沈宪琨 贾志勇 +1 位作者 蓝晓程 王铁峰 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4408-4418,共11页

计算流体力学-群体平衡模型(CFD-PBM)由于结合了CFD预测流场信息和PBM计算气泡尺寸分布两方面的优势,被广泛应用于鼓泡塔反应器的数值模拟。但目前大多数研究工作主要针对常压下空气-水体系,其结果无法直接应用到高温、高压下操作的真... 计算流体力学-群体平衡模型(CFD-PBM)由于结合了CFD预测流场信息和PBM计算气泡尺寸分布两方面的优势,被广泛应用于鼓泡塔反应器的数值模拟。但目前大多数研究工作主要针对常压下空气-水体系,其结果无法直接应用到高温、高压下操作的真实工业浆态床反应器中。本文从不同操作环境下气泡破碎及聚并行为建模角度出发,阐述了压力、黏度、表面张力及颗粒对流体力学行为影响的最新进展。模拟结果表明,CFD-PBM耦合模型可以准确描述浆态床内流体力学行为,与传统的经验关联式相比模型适用性更广。目前的模拟工作大多集中在实验室规模浆态床反应器的冷模研究,未来需要克服工业规模反应器多尺度耦合的难题,从而推动CFD-PBM耦合模型从实验室规模模拟向工业应用跨越。 展开更多

关键词 计算流体力学-群体平衡模型 浆态床反应器 气泡破碎 气泡聚并 多相流 流体动力学

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核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析 被引量：22

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作者 王小燕 孟祥铠 +2 位作者 刘鑫 盛颂恩 彭旭东 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期169-176,共8页

以某型核主泵用流体动压型机械密封为对象,考虑密封环组件的接触和密封端面的流固耦合作用,建立了密封组件三维多场耦合模型,结合有限差分法和有限单元法,采用数值迭代技术进行了耦合场的计算.研究了高压下密封端面变形的特点和规律,分... 以某型核主泵用流体动压型机械密封为对象,考虑密封环组件的接触和密封端面的流固耦合作用,建立了密封组件三维多场耦合模型,结合有限差分法和有限单元法,采用数值迭代技术进行了耦合场的计算.研究了高压下密封端面变形的特点和规律,分析了密封压力对密封性能的影响作用.结果表明:密封环端面产生径向收敛锥度和周向波度,高压侧密封深槽对密封端面周向波度的生成起重要作用,密封端面锥度的形成与密封环宏观结构密切相关.随密封压力的增大,密封端面收敛锥度和波度均增大,密封泄漏率增加,而端面摩擦系数减小.为在高压下形成较大的波度,建议将动压深槽加工在软质密封环端面上. 展开更多

关键词 核主泵 流体动压机械密封 有限元 密封性能 耦合模型

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甲醇制烯烃SHMTO工艺反应器的大型冷模实验研究 被引量：4

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作者 文尧顺 吴秀章 +4 位作者 张永民 关丰忠 高文刚 卢卫民 卢春喜 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期836-844,共9页

采用376mm×3000mm的大型流化床冷模实验装置,对比了甲醇制烯烃SHMTO工艺反应器中设置格栅内构件前后流动规律的差异。结果表明,反应器内设置格栅内构件后,床层平均颗粒质量浓度降低,压力脉动显著降低,表明格栅可以有效地破碎气... 采用376mm×3000mm的大型流化床冷模实验装置,对比了甲醇制烯烃SHMTO工艺反应器中设置格栅内构件前后流动规律的差异。结果表明,反应器内设置格栅内构件后,床层平均颗粒质量浓度降低,压力脉动显著降低,表明格栅可以有效地破碎气泡、改善气-固接触传质和提高床层操作的稳定性。增设格栅后反应器内气-固流动更趋均匀,还可以强烈抑制固体颗粒以及气体的轴向返混。借鉴已有流化床放大效应的研究可以推测,工业SHMTO反应器设置格栅后有利于稳定床层操作、改善气-固接触效果和防止气体返混,有利于改善反应产物的分布和产品选择性。但现有的格栅结构仍需进一步优化,以满足工艺和工程设计的需要。 展开更多

关键词 SHMTO工艺 冷模试验 流化性能 反应器 低碳烯烃

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煤直接液化浆态反应器内气-浆流动与反应的CFD模拟 被引量：4

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作者 李军 王腾 +2 位作者 郭晓峰 周强 陈彩霞 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期601-607,共7页

以褐煤直接液化小试反应器为研究对象,将反应器内气-液-固三相流动简化为气-浆两相流动,使用Fluent 14.0及双流体模型,模拟预测高温、高压条件下气-浆两相流动及反应的耦合过程。对反应器内等温流场进行了三维瞬态模拟,结果表明:反应器... 以褐煤直接液化小试反应器为研究对象,将反应器内气-液-固三相流动简化为气-浆两相流动,使用Fluent 14.0及双流体模型,模拟预测高温、高压条件下气-浆两相流动及反应的耦合过程。对反应器内等温流场进行了三维瞬态模拟,结果表明:反应器内总体气含率较低,约为0.016 5;气-浆流速较低,且壁面附近浆液回流和返混显著;浆液在反应器内平均停留时间约为70 min,与液化反应所需时间匹配。使用Matlab最小二乘曲线拟合方法,获得褐煤在430℃、10 MPa下的液化反应速率常数,通过用户自定义函数(UDF)将动力学参数导入Fluent求解器,对反应器内流动和反应过程耦合求解。结果显示:反应器出口处煤的转化率约为89.25%,沥青质(PAA)和油气(OG)产率分别为26.33%和61.81%,与测量值吻合。此数学模型及数值方法有望应用于中试及工业装置,指导液化工艺优化和反应器的设计放大。 展开更多

关键词 CFD模拟 煤直接液化 浆态反应器 流体动力学 反应动力学模型

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气升式内环流反应器流体力学特征探讨 被引量：17

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作者 卢刚 郑平 《浙江大学学报（农业与生命科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期188-194,共7页

气含率和液体循环速率是气升式内环流反应器的主要流体力学特征,也是反应器运行过程中的重要状态参数。本文分析了气含率和液体循环速率对反应器性能的影响,探讨了气升式内环流反应器中气含率和液体循环速率的数学模型,并对决定两者的... 气含率和液体循环速率是气升式内环流反应器的主要流体力学特征,也是反应器运行过程中的重要状态参数。本文分析了气含率和液体循环速率对反应器性能的影响,探讨了气升式内环流反应器中气含率和液体循环速率的数学模型,并对决定两者的因素进行了讨论。 展开更多

关键词 气升式内环流反应器 流体力学特征 气含率 液体循环速率 数学模型

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滴流床反应器流体力学的研究进展 被引量：4

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作者 李顺芬 赵玉龙 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 1995年第4期12-20,共9页

系统综述了滴流床反应器的流体力学研究现状，分析了流型的转变、床层压降和持液量的关联结果，总结了主要的反应器模型和压力对床层压降及持液量的影响，并详细讨论了操作方式对滴流床反应器流体力学的影响。

关键词 滴流床反应器 流体力学 反应模型 持液量

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提升管与气-固环流床层耦合反应器的流体力学特性及流动模型 被引量：5

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作者 王德武 卢春喜 严超宇 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2235-2242,共8页

针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术,在一套提升管与气-固环流床层耦合反应器大型冷模实验装置上,研究了上部环流床层的流体力学特性。结果表明,在环流床层与提升管耦合操作的情况下,床层内颗粒环流存在两种推动力,分别为静压差推动... 针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术,在一套提升管与气-固环流床层耦合反应器大型冷模实验装置上,研究了上部环流床层的流体力学特性。结果表明,在环流床层与提升管耦合操作的情况下,床层内颗粒环流存在两种推动力,分别为静压差推动力和颗粒喷射推动力;环隙与导流筒之间的整体平均固含率差随导流筒表观气速增加而增加,随颗粒外循环强度增加而降低;颗粒环流速度随导流筒表观气速和颗粒外循环强度增加而增加。通过对环流床层进行动量衡算,建立了提升管与环流床层耦合流动的数学模型,模型平均相对误差在15.95%以内。 展开更多

关键词 耦合反应器 气-固环流床 流体力学特性 环流推动力 流动模型

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滴流床反应器内脉冲流流体力学特性参数的模型预测 被引量：2

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作者 肖琼 Anter A. M. +1 位作者 程振民 袁渭康 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期530-534,共5页

通过对气液两相在填料床反应器并流向下流动情况的分析，提出了计算如气、液两流体在富液和富气脉冲柱内的速度、持液量及脉冲柱长度等流体力学参数的数学模型方程。为使模型方程封闭，根据实验数据提出三个经验关联式关联表观脉冲速度... 通过对气液两相在填料床反应器并流向下流动情况的分析，提出了计算如气、液两流体在富液和富气脉冲柱内的速度、持液量及脉冲柱长度等流体力学参数的数学模型方程。为使模型方程封闭，根据实验数据提出三个经验关联式关联表观脉冲速度、脉冲频率和平均持液量三个宏观平均参数。模型计算结果与分析结论吻合良好。 展开更多

关键词 流体力学模型 滴流床反应器 特性参数 脉冲流

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厌氧内循环反应器研究进展 被引量：8

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作者 王锴 买文宁 郭成超 《工业水处理》 CAS CSCD 2003年第12期4-7,40,共5页

介绍厌氧内循环(IC)反应器的基本结构和原理,并从工艺的角度对该反应器进行了分析,即IC反应器是现有废水处理工艺成果与内循环技术相结合的产物。它在处理土豆加工废水时的COD容积负荷约为35～50kg/(m3·d),处理啤酒废水时的COD容... 介绍厌氧内循环(IC)反应器的基本结构和原理,并从工艺的角度对该反应器进行了分析,即IC反应器是现有废水处理工艺成果与内循环技术相结合的产物。它在处理土豆加工废水时的COD容积负荷约为35～50kg/(m3·d),处理啤酒废水时的COD容积负荷达到了15～30kg /(m3·d),是一种值得推广应用的新技术。 展开更多

关键词 厌氧生物处理 内循环反应器 颗粒污泥 水力模型 废水处理

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机器学习在多相反应器中的应用进展 被引量：15

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作者 朱礼涛 欧阳博 +1 位作者 张希宝 罗正鸿 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1699-1714,共16页

准确理解并精确预测多相反应器内复杂的流体力学特性、传递现象及反应特征,是过程工程领域的热点方向之一。随着试验测量技术及高性能计算机的快速发展,研究者可以获取高精度的多维瞬态流场数据集。近十年来,机器学习作为一门新兴学科,... 准确理解并精确预测多相反应器内复杂的流体力学特性、传递现象及反应特征,是过程工程领域的热点方向之一。随着试验测量技术及高性能计算机的快速发展,研究者可以获取高精度的多维瞬态流场数据集。近十年来,机器学习作为一门新兴学科,越来越广泛地应用于数据挖掘、图像识别、智能控制等领域。本文概述了几种常用的机器学习方法(包括神经网络模型、支持向量机模型、决策树模型、聚类算法模型等),总结了机器学习模型的构建过程(包括数据集的建立、特征变量的选择、算法框架的选取、模型参数的调优、模型验证与测试等),综述了机器学习辅助多相反应器中流场本构模型构建、流场图像重构、流型识别、流场关键参数预测及优化、不确定度分析、数字孪生技术平台等方面的应用进展,剖析了机器学习结合多相反应器领域所面临的挑战,展望了机器学习在多相反应器中可能有待拓展的方向。 展开更多

关键词 多相反应器 流体力学 本构模型构建 机器学习

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核主泵流体动压型机械密封辅助密封圈有限元模型与性能分析 被引量：5

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作者 文学 向先保 +2 位作者 杨全超 郑嘉榕 孟祥铠 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期736-743,共8页

机械密封是核电站反应堆冷却剂泵的关键部件。某核主泵机械密封运行过程中,产生了第三级密封前压力下降和密封泄漏量增加的现象。为分析根本原因,采用有限元软件建立了核主泵流体动压型机械密封辅助密封圈的二维轴对称模型。分析了辅助... 机械密封是核电站反应堆冷却剂泵的关键部件。某核主泵机械密封运行过程中,产生了第三级密封前压力下降和密封泄漏量增加的现象。为分析根本原因,采用有限元软件建立了核主泵流体动压型机械密封辅助密封圈的二维轴对称模型。分析了辅助密封圈在安装状态、正常工作压力及全系统压力下的位移分布、Mises应力分布和接触压力分布,研究了密封介质压力对密封圈变形、应力和接触压力的影响规律。结果表明:现有的辅助密封圈能够在正常工况下起到密封作用;辅助密封圈与插入件直接接触,产生了微动磨损;挡圈与插入件间存在间隙,没有发生磨损的可能;辅助密封圈位移、Mises应力、接触压力和接触宽度随密封介质压力的增加而增大;挡圈避免了辅助密封圈被挤入间隙内而损坏。 展开更多

关键词 核主泵 动压型机械密封 辅助密封圈 微动磨损 有限元模型

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