基于能量最小多尺度曳力模型的攪拌槽內氣液兩相流計算液體力學模擬及實驗研究

李新菊，管小平，楊寧，劉明言

（1天津大學化工學院，天津 300350；2中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室，北京 100190）

基于能量最小多尺度曳力模型的攪拌槽內氣液兩相流計算液體力學模擬及實驗研究

李新菊1，2，管小平2，楊寧2，劉明言1

（1天津大學化工學院，天津 300350；2中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室，北京 100190）

采用雙電導探針和歐拉-歐拉雙流體模型對渦輪槳攪拌槽內局部氣液分散特性分別進行了實驗和三維計算流體力學（CFD）數值模擬研究。重點研究了轉速對攪拌槽上下循環區局部氣含率分布、全槽液相流場和湍動動能的影響。實驗表明，轉速對上循環區氣含率分布的影響大于下循環區，且上循環區氣含率隨轉速的增大而增大。CFD模擬比較了TOMIYAMA曳力模型和基于能量最小多尺度理論（EMMS）的DBS-Local曳力模型對局部氣含率的預測結果。結果顯示DBS-Local曳力模型能夠較好地預測出不同攪拌轉速下攪拌槽循環區氣含率徑向分布；TOMIYAMA曳力模型只能定量預測出低攪拌轉速下（140r/min，280r/min）循環區的氣含率分布，高轉速下（420r/min，560r/min）該曳力模型不能模擬出下循環區壁面附近的氣體，且低估了上循環區氣含率。

攪拌槽；氣液兩相流；電導探針；能量最小多尺度；計算流體力學

氣-液攪拌槽因具有傳熱傳質效率高、相間接觸面積大、操作簡單等優點被廣泛地應用于石油、化工、水處理等行業。氣體分散特性是攪拌槽內重要的流體力學行為，反映了局部相含率、混合及傳熱傳質特性，為攪拌槽的設計和放大提供重要信息。……