一、Numerical Simulation of Unsteady-State Flowsin Bubble Column Reactors（论文文献综述）
王晓婷[1]（2021）在《旋转轴反应器强化氧传质性能研究》文中研究说明生物催化技术通过利用酶或者细胞作为催化剂进行化学转化,是化工实现绿色、可持续发展的关键技术之一。其中氧化反应作为生物催化反应的一类重要反应,存在溶氧速率与耗氧速率不匹配的问题。工业上,通常利用增大搅拌转速来提升反应器中的溶氧,但存在剪切力对体系中的酶或细胞造成破坏的问题。旋转轴反应器作为一种新型的生化设备,具有剪切力小、传热系数高、混合性能好等优点,本文针对旋转轴反应器,通过结构创新研究,进一步提升其氧传质强化效果。本文首先利用水-空气体系探究转速、气体流量和液体流量对旋转轴反应器氧传质系数的影响规律,利用高速摄像技术,观测反应器内气泡的行为;提出在反应器底部和内轴分别设置气体分布盘和扰流件,以提高气体分散和液体扰动;通过对比分析氧传质系数、气泡的平均直径和上升速度,确定旋转轴反应器较优的结构。在此基础上,选择酶催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠作为工作体系,探究工艺参数对葡萄糖酸钠产量的影响规律。主要研究结果如下:1.旋转轴反应器的氧传质系数随转速和液体流量的增大先增大后减小,随气体流量的增大而增大。氧传质性能较佳的工艺条件为:转速N=500rpm,气体流量 QG=40 L/h,液体流量 QL=20 L/h。2.旋转轴反应器底部添加不同孔径的气体分布盘可以有效破碎气泡,起到降低气泡尺寸,进而提升传质性能的作用;旋转轴反应器内轴添加扰流件不仅可以对液体产生扰动,还对气泡起到再分散的作用。在分布盘孔径为2 mm,扰流柱数量为19时,氧传质系数最高约为0.0156 s-1。3.实验配置的葡萄糖溶液浓度对其黏度几乎无影响,对反应器的氧传质系数的影响很小;在温度为36℃、pH值为6时,葡萄糖氧化酶的催化活性最高;酶添加量、转速、气体流量和液体流量的增加对葡萄糖酸钠的生成均有促进作用;与文献中的搅拌式反应器相比,旋转轴反应器中葡萄糖酸钠的平均生成速率提升了约4倍。
路超[2]（2020）在《酒母扩培喷射环流反应器内流场模拟和结构研究》文中认为针对酒母扩培过程,工业上大多采用的反应器形式为鼓泡塔式和气升式环流反应器,该类型反应器的缺点为气含率较低、循环量小,难以满足扩培工艺的生产需求。喷射环流反应器（Jet Loop Reactor,JLR）作为一种高效的多相流反应器,可以有效提高气含率,增大反应器内液相循环量,对酒母扩培过程有促进作用。目前,文献中针对JLR反应器的研究报道普遍集中在实验室规模,对工业规模的大型反应器开发指导依据不足。为解决以上问题,本论文采用了计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法,对工业尺寸的JLR反应器进行模拟,为其应用在酒母扩培过程提供理论指导。论文对比研究了液体单相喷射过程和气-液两相喷射过程,结果表明,在有气体参与的情况下,JLR反应器内的循环液量增大。研究了结构参数对JLR性能影响,结果表明:采用减小喷嘴直径、提高喷嘴位置、延长导流筒长度等方法均可以提高JLR反应器内的气含率,当导流筒直径与反应器直径比值为0.6时,JLR内气含率最高;减小喷嘴直径、提高喷嘴位置、降低导流筒长度等措施可以有效提升循环液量,当导流筒直径与反应器直径比值为0.7时,循环液量最大。减小喷嘴直径可以使反应器整体的湍流耗散率升高,提高喷嘴位置可以增大喷射区体积,进而增大导流筒内湍流耗散率,促进气-液两相间的传质作用。基于CFD模拟结果,对气含率、循环液量随JLR内结构参数的经验计算公式进行了修正。论文研究了喷嘴数量、导流筒形状及液体流出位置对JLR反应器性能的影响,给出了适宜的结构特征。计算结果表明,双喷嘴结构可以提高循环液量,该提升作用随着表观液速的升高而增大;带锥度的导流筒可以有效提高JLR反应器的循环液量,减弱局部涡流;顶部侧出液的结构同样可提高循环液量。增大循环液量将有利于进口物料与JLR反应器内物料的混合,为强化酒母扩培过程,喷射环流反应器可考虑采用双喷嘴,带锥度的导流筒结构,采出口使用顶部侧出料方式。
陈晓朋[3]（2020）在《基于PBM模型的曝气池曝气器布置方式的模拟研究》文中研究指明我国水资源稀缺,人均占有量仅为世界平均水平的1/4,是全球十三个人均水资源占有量极低的区域之一。随着社会的发展我国总用水量还在显着增加但城市的水域却遭受大量污染,污水治理已迫在眉睫。而活性污泥法是一种普遍采取的去污手段,曝气池则为活性污泥法的重要反应场所。本文对一典型曝气池运用双欧拉多相流模型耦合pb群平衡模型,湍流模型选用标准k-r模型进行数值模拟计算,分析改变底板曝气器的布置方式对曝气池内各项参数的影响规律,选取特征截面分析底板曝气器的最佳布置方式。主要结论如下:（1）模型验证一证明标准k-r湍流模型及pbm群平衡模型是更适合对曝气池内气液两相流动进行模拟计算的方法,模型验证二应用模型验证一中确定的方案又对另一实验进行了模拟计算,模拟结果与实验数据吻合良好,从而验证了所选模拟方案的准确性及通用性。（2）通过分析特征横断面的流线图与矢量图可知,当底板曝气器均匀布置时,池内形成两个稳定的环流场与其他工况相比环流场更加扁平集中,故认为此种布置方案能使池内的流场更稳定,可以为气液两相混掺提供更加稳定的环境。（3）通过分析不同高度截面上的气相体积分布云图可知,当曝气器在底板均匀布置时,相较于其他工况,气相分布范围更广泛,气体与液体界面接角面积更大,不同高度截面上的气相体积分数都比较高,有助于提高氧转移效率,使池内活性污泥中的好氧微生物群充分发挥作用.（4）通过对液相垂向速度云图分析可知,曝气器均匀布置于底板上时的液相无流速区面积与流速不均匀系数都比其他工况要小,说明此方案对池内污水的混合搅拌效果更好,能更有效的减缓活性污泥的沉积。且同一工况不同高度截面上液相无流速区的大小呈现出自曝气池底部到顶部逐渐减小的规律,说明曝气池中混合液在顶部受到的混合搅拌效果比底部更好。（5）通过统计分析各工况池内的湍流参数发现,底板曝气器均匀布置时湍动能是其他布置方式的1.36-1.6倍。湍动能耗散率是其他布置方式的1.85-4.2倍。说明这种布置方式下曝气池内的混合液湍动更剧烈,空气与污水的混掺程度更大。
陈一鸣[4]（2020）在《搅拌槽内气液两相分散特性及影响机制研究》文中认为过程工业中涉及气液两相搅拌混合的场合十分多见,通过在设备中对两相流体的搅拌使气体经历破碎、聚并等一系列过程,从而提高两相传质面积来完成工业产品的生产,因此气液两相的分散特性是过程工业中获得高质量产品和提高生产效率的重要参考指标。由于气液两相之间相互作用的复杂性,对其分散特性的研究以及定量描述仍是一项不断深入的工作,本文以在高雷诺数下水和空气为介质的研究范围内对双层搅拌槽气液两相流场及分散特性进行研究,为加深对气液两相混合过程的理解和应用提供一定理论参考。本文首先对斜四叶和六直叶圆盘涡轮桨组合的双层搅拌槽内流体进行通气搅拌实验研究,利用高速相机对实验过程中槽内宏观流场特征以及气泡运动分散过程进行拍摄。通过对图像的形态学处理,得到设定工况下的气泡处理图以及尺寸数据,为后续数值模拟气泡尺寸的设定提供了实验数据依据,同时也为对气泡的破碎聚并行为研究提供了图像信息。通过文献查证和理论分析对流体动力学软件Fluent提供的数值方法和模型进行了分析和讨论,通过数值模拟方法和文献实验数据对比的方法探究了更适用于高雷诺数下气液两相数值模拟的出口边界条件和曳力模型,并对气泡破碎聚并模型以及诱因进行了阐述。结果表明,在桨叶区Grace曳力模型和压力出口边界过高的预测了气含率值,Tomiyama模型和脱气出口边界组合模拟时的模拟结果更接近实验值。基于此研究结果,建立了双层搅拌槽的气液两相CFD-PBM耦合数值计算模型。为了验证该模型的正确性,将模拟所得不同转速下的功率值和与实验值进行对比,结合同一工况下模拟与实验的气体分散对比图像,发现模拟结果与实验数据呈现了良好的一致性,从而验证了本文建立的数值计算模型的可行性。基于建立的CFD-PBM耦合模型,对不同转速和进气速率工况下的流场、气含率以及气泡尺寸分布进行了模拟研究。结果表明,随着转速的增加搅拌槽内湍动程度加剧,桨叶泵送流体能力增强,气体扩散范围变大且加速了气泡的破碎,因而气泡平均尺寸减小;增大进气速率后,对流场结构影响不大,循环涡位置有所移动,整体气含率增加,一定程度上加速了气泡的碰撞因此气泡平均尺寸减小。通过对不同转速下以及采用Grace和Tomiyama曳力模型模拟时的剪切应力云图对比,解释了转速对于模拟结果的影响机制以及两种曳力模型的差异。通过实验图像和模拟涡量图清晰的展示了气穴的形态并对其产生和影响作了详细阐述。
徐笑颜[5]（2019）在《浆态床反应器进料分布器的研究》文中认为本文采用冷模实验与数值模拟两种途径,对浆态床反应器原型进料分布器的分布能力进行了研究,并且对结构进行了优化,主要分为冷模实验,数值模拟及验证,以及优化预测三个部分。对原型进料分布器进行冷模实验和数值模拟,将结果进行对比,说明选取的数学模型具有可信性。根据原型进料分布器具有的问题,提出改进思路和优化方向,对改进型进料分布器结构进行数值模拟,得到的模拟结果与原型模拟结果对比,验证优化效果。文中进料分布器性能通过进料分布器压降△P、气体不均匀度M和气含率进行表征,同时结合进料分布器喷嘴影响范围、气体速度流线图及气体速度矢量图等进行研究。冷模实验结果表明,整体气含率随进气量的增加而增加。原型进料分布器将气体分散为3mm～35mm的气泡,影响范围为500mm左右。改进型进料分布器压降增加了13.33%～17.39%,能耗有所增加,在牺牲压降的情况下,使气体在浆态床反应器内获得了良好的分布效果,增加了气液接触面积,提高了反应效率。根据工程经验可以知道,低于20%的压降增加是可以接受的,即关于进料分布器的改进是有效的。
周荣涛[6]（2018）在《液固系统及气液固浆态鼓泡塔的多尺度模拟》文中进行了进一步梳理液固系统和气液固三相系统在自然界和过程工业中十分常见,了解不同多相系统的流动机制有助于多相流反应器的设计优化。实验研究发现,虽然液固流态化通常被认为是固相在液相均匀分布的散式流态化,但是在包含溶胀颗粒的液固体系中有非均匀结构存在,溶胀颗粒由于较强的颗粒间粘附力而发生团聚,团聚行为影响了反应器的操作稳定性,甚至会造成反应器堵塞。而气液固三相系统的非均匀特性更为复杂,以浆态鼓泡塔反应器为例,气泡群在浆液里上升的过程中伴随着变形、聚并、破碎、夹带尾涡等复杂行为,气泡表面的液相滑移、液涡与气泡的相互作用、颗粒与气泡的接触等都会对气泡的聚集形态产生影响,导致气泡呈现不同的粒径分布。溶胀液固系统及浆态鼓泡塔内非均匀结构的存在导致系统的流动机制变得十分复杂,而此类反应器也往往因为非均匀结构的存在导致放大效应。能量最小多尺度方法是近二十年来新兴的一种描述非均匀介尺度结构的模型方法,最早被用来描述稀密两相共存的气固流态化系统,后来在气液鼓泡塔中也得到了广泛应用。该方法的核心在于分析非线性系统的不同控制机制,并以此为根据找到系统的稳定性条件。目前,基于稳定性条件的多尺度模型能够描述气固和气液系统的典型特征,但对于存在非均匀结构的液固体系和更为复杂的气液固系统则鲜有研究。本论文的核心工作是将多尺度模型方法拓展应用到存在非均匀结构的液固系统和浆态鼓泡塔中。多尺度模型的其中一种应用方法是基于多流体模型框架对封闭模型进行修正。以气固模型中相间动量交换为例,能量最小多尺度模型导出的曳力模型可以更为准确的反映出介尺度结构对于相间动量交换的影响,进而使得多流体模型可以更为准确的描述气固系统中稀密相共存等流场特征。借鉴上述研究思路,本论文的第2章首先通过CFD模拟液固均匀体系,考察了一种新型双桨双区的搅拌槽结晶器的流体力学特性。模拟研究发现,两浆的搅拌速度之差影响总功耗以及固相分布。另外,由于结晶过程停留时间较长,计算耗时巨大,本论文提出了一种提高模拟效率的简化模型,以更为高效的为工程应用提供指导。本论文第3章针对包含溶胀颗粒的液固非均匀体系,分析其多尺度行为机制（如微尺度的传质行为、介尺度的团聚行为）,把不同尺度的行为通过组分输运、群平衡方程等模型工具耦合到多流体模型中,进而提出了一种描述非均匀体系的新模型策略。新模型捕捉到了不同反应器中溶胀液固体系的典型特征,如环管反应器中堵塞、功率突增以及搅拌槽中功率缓慢增长等现象。基于新模型对不同环管反应器结构的模拟结果,本文进一步提出了一种降低颗粒溶胀风险、缓解颗粒团聚程度的新型反应器结构和操作模式,为工程应用提供借鉴。第4章基于以往文献中气液鼓泡塔的多尺度模型方法,探索低颗粒浓度浆态鼓泡塔的多尺度模拟方法。模拟研究表明,气液多尺度模型耦合三流体模型可以准确预测气含率分布、固相动力学参数等。在此基础上,第5章进一步探索适用于高颗粒浓度的多尺度模型及模拟方法,并提出了一个考虑颗粒对气泡行为影响的新模型。新模型表征了高浓度浆态鼓泡塔的基本特征,与CFD耦合后对高浓度浆态鼓泡塔中气含率分布的预测也与实验较为吻合。上述研究重点考察了固相为可润湿性颗粒的浆态鼓泡塔体系（如空气-水-玻璃珠体系）,文献中以往的实验研究表明,可润湿性颗粒与不可润湿性颗粒对气泡行为有着不同的影响机制,因此本文第5章进一步基于不可润湿性颗粒对气泡的影响机制探索了新的多尺度模型,新模型预测了不可润湿性颗粒导致全局气含率增加的现象,与实验观测吻合。简而言之,本文通过分析颗粒溶胀系统和气液固浆态鼓泡塔的多尺度行为特性,提出了表征其介尺度结构、描述其多尺度行为的新的模型方法,新模型捕捉到了液固和气液固非均匀系统的典型特征,拓展了欧拉多流体模型对液固和气液固非均匀系统的适用性。
张爽[7]（2018）在《臭氧催化氧化难降解有机物的过渡金属催化剂制备及反应器模拟》文中研究表明我国每年废水排放量巨大,工业废水成分复杂且难处理。传统的生化方法对较难降解的有机物处理后废水还不能达标排放,因此我们急需寻找廉价又能有效去除难降解有机物的废水处理方法。故本文以工业废水为研究对象,对深度处理工艺中的臭氧催化氧化有机物的催化剂进行深入研究。以直径为3～5 mm的y-A1203球做载体,通过等体积浸渍法制备了不同的过渡金属催化剂,以次甲基蓝染料废水处理前后的COD值对催化剂进行评价,对过渡金属以及制备条件进行了筛选。结果显示,在Mn-Ce双金属催化剂体系中添加过渡金属Cu的三金属催化剂效果最佳,Cu、Mn和Ce三种金属配比为2:2:2和3:1:3条件下制备的催化剂效果最佳,制备催化剂最佳的浸渍时间为12 h、煆烧温度为450 ℃、煅烧保温时间为3 h、浸渍液pH为13。对次甲基蓝染料废水及酚酮工业废水进行臭氧催化氧化实验,以废水处理前后的COD值对催化剂进行活性评价。对比了不同臭氧投加量和液相流速下的废水处理情况,发现液相速度越小臭氧投加量越大,越有利于臭氧催化反应,废水中有机物去除率越高,颜色去除越多,200mg/L以后基本呈无色。Cu、Mn和Ce三种金属配比为3:1:3条件下制备的催化剂,对次甲基蓝废水COD去除效果最佳,300 mg/L臭氧投加量COD去除率可达60.61%,Mn和Ce配比为2:2的双金属催化剂处理酚酮工业废水效果最佳,300 mg/L臭氧投加量去除率可达44.25%。同一催化剂对成分单一的染料废水,处理效果要远远好于成分复杂且有机物种类多的工业废水。利用Ansys系列中的Fluent流体模拟软件建立二维模型,对实验反应器模型及工业鼓泡塔模型进行流场模拟。实验反应器为高1000 mm,宽50 mm的二维模型,反应器液相入口速度为4 L/h,气相入口速度为0.35 L/min。工业鼓泡塔模型为高5.5 m,宽3 m的二维模型,液相入口速度80m3/h,气相入口速度为400m3/h。选取了 VOF多相流模型且为层流流动,反应器内部催化剂设为多孔介质,选择可变时间步进行计算。研究了气相流速、液相流速、反应器高径比、气体分布器、臭氧投加量、气相浓度的变化对反应器内部气含率、压力分布、速度分布以及相分布等流场情况的影响。结果显示,两个模型的气液相速度均较为合理,分布器孔数6或8最合适,实验反应器的高径比较为合理,鼓泡塔的尺寸应根据实际处理量进行设计。臭氧投加量200 mg/L时,实验反应器最佳气相浓度为30 mg/L,工业鼓泡塔最佳气相浓度为50 mg/L。空气源产生的臭氧浓度低,所以工业上使用氧气源。
徐斌[8]（2017）在《气升式内环流生物反应器的Fluent模拟研究》文中提出本文研究的是连续式三相气升式内环流生物反应器的计算流体力学模拟,研究内容包括反应器内流态的模拟、反应器内微生物降解苯酚的模拟以及相关参数对反应器性能的影响等。首先,本文以欧拉三相流模型为基础,在本构方程的基础上引入RNG k-ε湍流模型,封闭方程组;考虑相间作用力中的曳力,采用三种曳力模型进行比较分析,确定动量方程中最合适的动量交换系数;基于双膜理论和Higbic渗透理论模型构建氧在反应器内的相间传质模型;根据莫诺特方程和Haldane基质抑制机理模型确定反应器内苯酚的比降解速率,根据Rittmann的光滑表面生物膜脱附模型确定生物膜的总损失系数b’,最后确定苯酚组分守恒方程的源项,建立连续式三相气升式内环流生物反应器内流场以及苯酚降解的数学模型。本文对反应器的启动阶段进行180s的非稳态模拟,曝气量为5.59L/min的条件下,反应器内的固相颗粒有一部分依然沉积在反应器底部;曝气量为10.2L/min的条件下,反应器内的固相颗粒主要存在于升流区,并且达到了悬浮状态;曝气量为15.43L/min和20L/min的条件下,固相颗粒在反应器内分散的更加均匀,并且固相颗粒达到悬浮状态所需的时间比曝气量为10.2L/min条件下所需时间更短。对反应器的降流区液体循环速度、反应器整体气含率以及苯酚在反应器内扩散过程进行了模拟,发现本文建立的流场数学模型对连续式三相气升式内环流生物反应器是较为适用的,并对反应器内的局部瞬态流体力学特性进行模拟,得到气含率、液体循环速度以及湍动能在反应器内升流区和降流区的径向分布情况。通过模拟反应器内氧的液相体积传质系数以及苯酚的利用率,表明本文所建立的降解苯酚的模型对连续式三相气升式内环流生物反应器也是较为适用的。模拟曝气量对反应器性能的影响时发现,气含率和液体循环速度均随曝气量的增加而增加,但是当曝气量大于15.43L/min时,增长速率逐渐降低,因此反应器达到最佳性能的曝气量为15.43L/min;模拟固相密度对反应器性能的影响时发现,固相密度越小,反应器内的气含率以及液体循环速度越大,反应器的性能越好;模拟固相颗粒粒径对反应器性能的影响时发现,0.6mm的固相颗粒粒径可以使反应器达到更好的性能;模拟固相含量对反应器性能的影响时发现,固相含量为1L时,反应器内的气含率以及液体循环速度更大,反应器性能更好。
王蒙[9]（2016）在《气液反应器中两相流实验研究与数值模拟》文中进行了进一步梳理气液反应器广泛应用于环境工程、废水处理、水利工程、生物化工、石油能源等工业领域。气液反应器在运行过程中对高效低能的迫切需求及反应器大型化的趋势,都对反应器的设计与优化提出了更高的要求。气液反应器的效能取决于反应器内气液两相流的流动状态,其流型流态与速度场分布直接影响到反应器内各相的接触和混合效果,同时也影响着反应过程中传热传质的速率,最终影响到反应器运行的效果和能耗。因此,对气液反应器中两相流的流体力学行为进行深入研究,可为现有反应器的操作和优化设计提供指导,对解决日益严峻的能源短缺和环境污染问题都具有重要的意义。本研究采用自主研发的气液反应器（专利号:201210051031.0）进行了气液两相流流场的实验工作,并通过图像处理与PIV技术,以气泡作为示踪粒子,获得了多种工况下密集气泡条件下气液两相流准确的气相速度场分布;并在总结和分析现有气液两相流模型的基础上,从相间作用力、湍流和气泡模型三方面对原有气液两相流模型进行对比改进,建立了BPBM-CFD耦合计算模型。通过对实验数据与数值模拟结果进行比较,并对比参考其他学者的研究成果,结果表明本文中改进的模型具有可靠和准确的预测能力。本研究取得的主要进展有:（1）研究并开发了密集气泡条件下气液两相流的测量方法。使用可消除光学折射的气液反应器实验装置,获取了气液两相流的原始图像并进行图像预处理;利用气泡作为示踪粒子,使用PIV技术获取气相流场的速度场信息。（2）将气泡群平衡模型应用于气液两相流体系的流体力学计算。深入分析了气泡聚并与破碎的机理,提出了较为完善的气泡聚并与破碎模型。（3）采用双流体模型与气泡群平衡模型对气液两相流流体力学行为进行了数值模拟。在总结和分析原有两相流模型的基础上,从相间作用力、湍流和气泡模型三方面提出了模型的修正与改进,建立了 BPBM-CFD耦合模型进行数值模拟研究并取得了较好的结果。（4）结合实验与数值模拟结果对气液反应器的最优工况提出了建议。基于得到的气液两相流气相与液相流场数据,对曝气量、高径比和曝气器布置这三种重要工况条件下的流型流态和速度场分布进行了分析,为气液反应器的运行和优化提供了建议。
曹乔乔[10]（2016）在《鼓泡式搅拌反应器内两相流的研究》文中研究指明鼓泡式搅拌反应器结构是综合鼓泡塔与搅拌槽的特点从而进行设计的,反应器底部安装气体分布器,液面附近安装了搅拌装置。气体通过气体分布器通到反应器中,在气体分布器与搅拌器的协同作用下,不仅增加气液相接触面积,而且可以对液体进行搅拌,从而使气液混合更加均匀。本文利用软件ANSYS CFX对反应器的内部流场特性进行理论上的数值模拟,分析了不同搅拌桨安装高度和不同入口气速下的流场流型、气含率、液相速度、轴功率、湍动能及湍动能耗散云图,确定出最佳搅拌桨安装高度为280mm≤h≤320mm,即安装高度为1/3H≤h≤1/2H,最佳入口气速为0.03m/s。搅拌桨转速为400r/min时,反应器内部具有较高的气含率,又具有理想的液相速度,气液混合效果较为理想。在软件数值模拟的基础上,着重从功率、相对消耗功率、气含率等方面对鼓泡式搅拌反应器进行实验,然后对其数据进行分析,并与数值模拟进行对比验证,得出数值模拟与实验研究结果比较相似,还可以得出：搅拌功率P随着搅拌转速N呈指数形式逐渐增加,两者的关系符合P∝N3,且搅拌通气的功率比搅拌不通气功率略小；搅拌转速一定时,搅拌介质密度大的功率消耗相应也比较大；反应器相对消耗功率RPD<1,相对消耗功率RPD随着搅拌桨转速的增大,值逐渐增大。
二、Numerical Simulation of Unsteady-State Flowsin Bubble Column Reactors（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、Numerical Simulation of Unsteady-State Flowsin Bubble Column Reactors（论文提纲范文）
（1）旋转轴反应器强化氧传质性能研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 生化反应工程 |
| 1.2.1 生化反应器中氧的传递 |
| 1.2.2 传统生化反应器 |
| 1.3 旋转轴反应器简介 |
| 1.3.1 旋转轴反应器基本结构与特点 |
| 1.3.2 旋转轴反应器结构研究进展 |
| 1.3.3 旋转轴反应器的应用研究 |
| 1.4 气液传质研究 |
| 1.4.1 气液传质过程 |
| 1.4.2 气液传质经典理论 |
| 1.4.3 旋转轴反应器气液传质研究现状 |
| 1.5 葡萄糖酸钠 |
| 1.5.1 葡萄糖酸钠的性质 |
| 1.5.2 葡萄糖酸钠的用途 |
| 1.5.3 葡萄糖酸钠的生产工艺 |
| 1.5.4 葡萄糖酸钠的生产设备 |
| 1.6 本论文研究思路与主要内容 |
| 第二章 旋转轴反应器氧传质性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验仪器 |
| 2.2.2 实验流程 |
| 2.2.3 分析方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 旋转轴反应器氧传质性能分析 |
| 2.3.2 气体分布盘对反应器氧传质性能的影响 |
| 2.3.3 扰流件对反应器氧传质性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 旋转轴反应器在酶催化氧化反应中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品与仪器 |
| 3.2.2 实验流程 |
| 3.2.3 分析方法 |
| 3.3 葡萄糖溶液浓度对旋转轴反应器氧传质性能的影响 |
| 3.3.1 葡萄糖溶液浓度与黏度的关系 |
| 3.3.2 葡萄糖溶液浓度对氧传质系数的影响 |
| 3.4 酶催化反应条件的优化 |
| 3.4.1 不同温度对酶活的影响 |
| 3.4.2 不同pH值对酶活的影响 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 酶催化反应工艺条件研究 |
| 3.5.2 葡萄糖酸钠产率的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 结论与建议 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者与导师简介 |
| 北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
（2）酒母扩培喷射环流反应器内流场模拟和结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 生物反应器 |
| 1.2.1 生物反应器的形式 |
| 1.2.2 生物反应器的工业应用 |
| 1.3 喷射环流反应器 |
| 1.3.1 喷射环流反应器的研究进展 |
| 1.3.2 喷射环流反应器的工业应用 |
| 1.3.3 影响喷射环流反应器性能的因素 |
| 1.4 研究内容及意义 |
| 第2章 计算流体力学模型简介 |
| 2.1 计算流体力学概述 |
| 2.2 多相流模型 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 双流体模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 相间作用力模型 |
| 2.3.3 近壁面处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 酒母扩培喷射环流反应器内流动规律研究 |
| 3.1 模型与方法 |
| 3.1.1 喷射环流反应器结构 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 模型及参数设置 |
| 3.2 气体参与对喷射环流反应器流场的影响 |
| 3.3 喷嘴对流场特性的影响研究 |
| 3.3.1 喷嘴直径对流场特性的影响 |
| 3.3.2 喷嘴位置对流场特性的影响 |
| 3.4 导流筒对流场特性的影响研究 |
| 3.4.1 导流筒直径对流场特性的影响 |
| 3.4.2 导流筒长度对流场特性的影响 |
| 3.5 喷射环流反应器流场特性参数拟合 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 喷射环流反应器的结构研究 |
| 4.1 模型与方法 |
| 4.1.1 喷射环流反应器新型结构 |
| 4.1.2 计算模型与网格划分 |
| 4.2 喷嘴数量研究 |
| 4.2.1 喷嘴数量对液相流场的影响 |
| 4.2.2 喷嘴数量对气含率及湍流耗散率的影响 |
| 4.3 导流筒形状研究 |
| 4.3.1 导流筒形状对液相流场的影响 |
| 4.3.2 导流筒形状对气含率及湍流耗散率的影响 |
| 4.4 出液口位置研究 |
| 4.4.1 出液口对液相流场的影响 |
| 4.4.2 出液口对气含率和湍流耗散率的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 符号说明 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）基于PBM模型的曝气池曝气器布置方式的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 曝气池工艺原理与技术特点 |
| 1.3 曝气池的分类 |
| 1.4 曝气池国内外研究现状综述 |
| 1.4.1 关于曝气池生物化学反应方面的研究 |
| 1.4.2 关于曝气池曝气过程的实验研究 |
| 1.4.3 关于曝气池的数值模拟方面的研究 |
| 1.4.4 有关运用气泡的pbm群平衡模型进行的研究 |
| 1.5 本文主研究内容 |
| 2 曝气池氧转移原理及数值模拟理论 |
| 2.1 物质扩散规律 |
| 2.1.1 双膜理论 |
| 2.1.2 氧转移的影响因素 |
| 2.2 计算流体力学在模拟曝气池中的发展及应用 |
| 2.3 CFD的求解过程 |
| 2.4 CFD基本控制方程 |
| 2.4.1 质量守恒方程 |
| 2.4.2 动量守恒方程 |
| 2.5 湍流模型概述 |
| 2.5.1 标准k-ε模型 |
| 2.5.2 RNG(重整化群)k-ε模型 |
| 2.5.3 Realizable(可实现)k-ε模型 |
| 2.6 多相流模型中欧拉-欧拉方法概述 |
| 2.7 PBM群体平衡模型 |
| 3 模型验证 |
| 3.1 数学模型 |
| 3.2 模型验证一 |
| 3.2.1 计算区域及网格 |
| 3.2.2 初始条件和边界条件 |
| 3.2.3 气泡处理方案验证与比较 |
| 3.2.4 湍流模型的验证与选择 |
| 3.2.5 曝气池内流场与速度矢量分析 |
| 3.3 模型验证二 |
| 3.3.1 计算区域及网格划分 |
| 3.3.2 边界条件与初始环境 |
| 3.3.3 气相分布的对比分析 |
| 3.3.4 摆动周期分析 |
| 3.3.5 流场分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 曝气池中曝气器布置方式的数值模拟研究 |
| 4.1 模型构建与网格划分 |
| 4.2 边界条件与求解方法 |
| 4.3 数值模拟结果对比分析 |
| 4.3.1 曝气器不同布置方式对曝气池内流场的影响 |
| 4.3.2 曝气器不同布置方式下气相体积分数的对比分析 |
| 4.3.3 曝气器不同布置方式下液相流速分析 |
| 4.3.4 不同工况湍动参数分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
| A.发表的论文 |
| B.参加的项目 |
| C.获得的奖励 |
（4）搅拌槽内气液两相分散特性及影响机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 多相流实验测试技术的发展 |
| 1.3 CFD方法在气液两相流模拟中的发展 |
| 1.3.1 CFD方法简介 |
| 1.3.2 气泡处理方法的发展 |
| 1.4 搅拌槽内气液两相特性参数 |
| 1.4.1 宏观特性参数 |
| 1.4.2 局部特性参数 |
| 1.4.3 气泡行为特征 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 1.6 创新点 |
| 2 组合桨搅拌槽内通气搅拌实验 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验所用搅拌器及仪器 |
| 2.2 实验流程及方法 |
| 2.2.1 实验系统搭建流程 |
| 2.2.2 实验方法及步骤 |
| 2.3 实验数据处理 |
| 2.3.1 图像处理方法描述 |
| 2.3.2 实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 气液两相流搅拌流场的数值模拟方法研究 |
| 3.1 数值方法及模型 |
| 3.1.1 多相流模型 |
| 3.1.2 湍流模型 |
| 3.1.3 PBM模型 |
| 3.1.4 转动模型 |
| 3.2 进出口边界条件 |
| 3.2.1 边界条件类型 |
| 3.2.2 不同出口边界的模拟及对比 |
| 3.3 相间作用力 |
| 3.3.1 相间作用力类型 |
| 3.3.2 曳力模型方程 |
| 3.3.3 不同曳力模型的模拟及对比 |
| 3.4 气泡破碎与聚并模型及机理 |
| 3.4.1 气泡破碎 |
| 3.4.2 气泡聚并 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 气液分散特性的模拟结果与影响机制分析 |
| 4.1 计算模型的结构与网格划分 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.2 模拟过程及模型验证 |
| 4.2.1 模拟参数设定 |
| 4.2.2 计算模型验证 |
| 4.3 操作工况对流场的影响 |
| 4.3.1 不同转速时的模拟结果 |
| 4.3.2 不同进气速率时的模拟结果 |
| 4.4 操作工况对气含率分布的影响 |
| 4.4.1 不同转速时的模拟结果 |
| 4.4.2 不同进气速率时的模拟结果 |
| 4.5 操作工况对气泡尺寸分布的影响 |
| 4.5.1 不同转速时的模拟结果 |
| 4.5.2 不同进气速率时的模拟结果 |
| 4.6 气液两相分散的影响机制研究 |
| 4.6.1 剪切应力对气液分散特性的作用机制 |
| 4.6.2 气穴的产生及影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（5）浆态床反应器进料分布器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 浆态床反应器的发展 |
| 1.1.1 浆态床反应器的简介 |
| 1.1.2 浆态床反应器的发展进程 |
| 1.2 浆态床进料分布器的种类和特点 |
| 1.2.1 进料分布器的简介 |
| 1.2.2 进料分布器的分类 |
| 1.2.3 进料分布器的专利介绍 |
| 1.3 浆态床内部流体动力学参数 |
| 1.3.1 流型 |
| 1.3.2 气含率 |
| 1.3.3 气泡尺寸及其分布 |
| 1.4 计算流体力学 |
| 1.4.1 计算流体力学的简介 |
| 1.4.2 计算流体力学的数学模型 |
| 1.4.3 计算流体力学的软件 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 原型进料分布器冷模实验与模拟 |
| 2.1 实验装置与测量方法 |
| 2.1.1 实验装置 |
| 2.1.2 测量方法 |
| 2.2 冷模实验结果分析 |
| 2.2.1 气泡尺寸及其分布 |
| 2.2.2 局部气含率 |
| 2.2.3 喷嘴影响范围 |
| 2.2.4 整体气含率 |
| 2.3 计算模型创建 |
| 2.3.1 几何建模及网格划分 |
| 2.3.2 工况选定 |
| 2.3.3 边界条件和求解方法 |
| 2.4 性能评价标准 |
| 2.5 模拟结果分析 |
| 2.5.1 反应器整体流动分析 |
| 2.5.2 分布器影响范围 |
| 2.5.3 反应器内部流动细节 |
| 2.6 冷模实验与模拟结果比较 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 进料分布器结构改进方向 |
| 3.1 原型进料分布器存在问题 |
| 3.2 进料分布器改进设计要求 |
| 3.3 进料分布器改进思路 |
| 3.4 进料分布器改进结构 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 进料分布器改进结构性能研究 |
| 4.1 计算模型创建 |
| 4.1.1 几何建模及网格划分 |
| 4.1.2 工况计算 |
| 4.2 模拟结果与原型结构结果对比 |
| 4.2.1 反应器整体流动分析 |
| 4.2.2 分布器影响范围 |
| 4.2.3 反应器内部流动细节 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）液固系统及气液固浆态鼓泡塔的多尺度模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 液固系统的非均匀特性 |
| 1.3 浆态鼓泡塔的流体力学特性 |
| 1.3.1 气液鼓泡塔的多尺度特性 |
| 1.3.2 颗粒对鼓泡塔的影响 |
| 1.4 多尺度模型方法 |
| 1.4.1 能量最小多尺度方法(EMMS) |
| 1.4.2 欧拉-欧拉数值模拟方法 |
| 1.4.3 EMMS与欧拉方法的耦合 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 第2章 颗粒结晶体系液固两相流的CFD模拟 |
| 2.1 液固均匀系统的模型方法 |
| 2.2 双桨双区搅拌槽反应器的CFD模拟 |
| 2.2.1 反应器结构 |
| 2.2.2 搅拌体系的模拟方法 |
| 2.2.3 反应器的流动特性 |
| 2.2.4 反应器的结晶特性 |
| 2.3 针对工程应用的简化模型策略 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 颗粒溶胀体系液固两相流的多尺度模拟 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 物理背景 |
| 3.1.2 模型调研 |
| 3.2 基于溶胀的新模型 |
| 3.2.1 模型框架 |
| 3.2.2 模型方程 |
| 3.3 溶胀实验 |
| 3.3.1 测量传质速率 |
| 3.3.2 测量搅拌槽功率 |
| 3.4 搅拌槽模拟计算 |
| 3.4.1 模拟设置 |
| 3.4.2 功率曲线 |
| 3.4.3 固相流体力学参数 |
| 3.4.4 搅拌槽流场分析 |
| 3.5 模型参数敏感性分析 |
| 3.6 环管反应器的模拟 |
| 3.6.1 模拟设置 |
| 3.6.2 流域转变 |
| 3.6.3 功率曲线 |
| 3.7 环管反应器优化 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 低颗粒浓度浆态鼓泡塔的多尺度模拟 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 模型方程 |
| 4.2.1 双气泡模型(Dual-Bubble-Size model,DBS) |
| 4.2.2 DBS曳力模型 |
| 4.2.3 多流体模型 |
| 4.3 浆态鼓泡塔的CFD模拟 |
| 4.3.1 模拟设置 |
| 4.3.2 气液鼓泡塔中气含率分布 |
| 4.3.3 低浓度浆态鼓泡塔中气含率分布 |
| 4.3.4 固相流体力学参数 |
| 4.3.5 高浓度浆态鼓泡塔的模拟初探 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 考虑颗粒影响的三相流多尺度模型 |
| 5.1 颗粒对气泡行为的影响 |
| 5.2 考虑颗粒影响的双气泡(Particle-dependent DBS,PDBS)模型 |
| 5.2.1 模型推导 |
| 5.2.2 模型参数分析 |
| 5.2.3 模型对不同颗粒浓度体系的预测 |
| 5.3 基于新模型的高浓度浆态鼓泡塔模拟 |
| 5.3.1 PDBS曳力模型 |
| 5.3.2 模拟设置 |
| 5.3.3 结果与讨论 |
| 5.4 不可润湿性颗粒对气泡的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 符号表 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）臭氧催化氧化难降解有机物的过渡金属催化剂制备及反应器模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工业废水种类 |
| 1.2 废水处理技术 |
| 1.3 臭氧催化氧化技术 |
| 1.4 臭氧催化氧化催化剂研究现状 |
| 1.5 CFD计算流体力学及Fluent概述 |
| 1.5.1 CFD概述 |
| 1.5.2 常见CFD软件分析 |
| 1.5.3 Fluent流体模拟 |
| 1.6 数值求解方法 |
| 1.7 Gambit概述 |
| 1.8 多相流概述 |
| 1.8.1 分类及特点 |
| 1.8.2 多相流模型模拟方法 |
| 1.8.3 多相流模型的选择 |
| 1.8.4 多相流研究现状 |
| 1.8.5 鼓泡塔研究现状 |
| 1.9 课题研究内容及目的 |
| 第二章 实验材料、设备及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 臭氧催化氧化实验方法 |
| 2.3.2 水样COD值测试方法 |
| 第三章 过渡金属催化剂的制备及条件优化 |
| 3.1 催化剂载体 |
| 3.2 活性组分 |
| 3.3 制备方法 |
| 3.4 催化剂制备步骤 |
| 3.5 制备条件的研究 |
| 3.5.1 活性金属的研究 |
| 3.5.2 金属配比的研究 |
| 3.5.3 浸渍时间的研究 |
| 3.5.4 煅烧温度的研究 |
| 3.5.5 保温时间的研究 |
| 3.5.6 浸渍液pH的研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 运行条件、废水及催化剂种类对废水处理效果的影响 |
| 4.1 液相流速对废水处理效果的影响 |
| 4.1.1 处理次甲基蓝染料废水 |
| 4.1.2 处理工业废水 |
| 4.2 臭氧投加量对废水处理效果的影响 |
| 4.3 催化剂对不同废水的处理效果对比 |
| 4.3.1 染料废水 |
| 4.3.2 工业废水 |
| 4.4 不同催化剂对废水处理效果对比 |
| 4.4.1 双金属催化剂 |
| 4.4.2 多金属催化剂 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验反应器内部流场的数值模拟 |
| 5.1 模型建立 |
| 5.2 多孔介质 |
| 5.2.1 阻力损失 |
| 5.2.2 雷诺数 |
| 5.3 控制方程 |
| 5.3.1 质量守恒方程 |
| 5.3.2 动量守恒方程 |
| 5.3.3 流体体积函数方程 |
| 5.4 网格划分及网格无关性验证 |
| 5.5 模拟结果分析 |
| 5.5.1 气相流速对反应器内部流场的影响 |
| 5.5.2 液相速度对反应器内部流场的影响 |
| 5.5.3 高径比对反应器内部流场的影响 |
| 5.5.4 气体分布器对反应器内部流场的影响 |
| 5.5.5 臭氧投加量对反应器内部流场的影响 |
| 5.5.6 气相浓度对反应器内部流场的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 工业级鼓泡塔内部流场的数值模拟 |
| 6.1 模型建立 |
| 6.2 网格无关性验证 |
| 6.3 模拟结果分析 |
| 6.3.1 气相流速对反应器内部流场的影响 |
| 6.3.2 液相速度对反应器内部流场的影响 |
| 6.3.3 气体分布器对反应器内部流场的影响 |
| 6.3.4 臭氧投加量对反应器内部流场的影响 |
| 6.3.5 气相浓度对反应器内部流场的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（8）气升式内环流生物反应器的Fluent模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 气升式环流反应器概述 |
| 1.1.1 气升式环流反应器的结构与原理 |
| 1.1.2 气升式环流反应器的特性参数 |
| 1.1.3 国内外对气升式环流反应器的研究进展 |
| 1.2 气升式环流反应器的数值模拟研究 |
| 1.2.1 计算流体动力学概述 |
| 1.2.2 CFD的计算过程 |
| 1.2.3 Fluent概述 |
| 1.2.4 多相流模型 |
| 1.2.5 气升式环流反应器的数值模拟研究 |
| 1.3 课题的提出和研究内容 |
| 1.3.1 研究意义与目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 气升式内环流生物反应器数学模型的建立 |
| 2.1 本构方程 |
| 2.1.1 体积分数连续性方程 |
| 2.1.2 质量连续性方程 |
| 2.1.3 动量守恒方程 |
| 2.1.4 组分质量守恒方程 |
| 2.2 相间作用力模型 |
| 2.2.1 曳力模型 |
| 2.2.2 升力模型 |
| 2.2.3 湍动分散力模型 |
| 2.2.4 虚拟质量力模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 标准k-ε模型 |
| 2.3.2 RNGk-ε模型 |
| 2.4 氧在反应器内的相间传质模型 |
| 2.4.1 双膜理论模型 |
| 2.4.2 氧组分守恒方程的源项 |
| 2.4.3 液相体积传质系数 |
| 2.4.4 氧的组分守恒方程 |
| 2.5 反应器内微生物降解苯酚的数学模型 |
| 2.5.1 苯酚的比降解速率 |
| 2.5.2 生物膜损失系数 |
| 2.5.3 苯酚组分守恒方程的源项 |
| 2.5.4 苯酚组分守恒方程 |
| 2.6 模型参数 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 反应器内流场及生物降解部分的模拟 |
| 3.1 物理模型及网格划分 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 计算区域的网格划分 |
| 3.2 操作条件 |
| 3.3 边界条件及流场初始化 |
| 3.4 数值求解策略 |
| 3.5 网格无关性分析 |
| 3.6 曳力模型的比较与选择 |
| 3.7 反应器启动阶段的非稳态模拟 |
| 3.8 气含率的模拟 |
| 3.9 苯酚在反应器内扩散过程 |
| 3.10 局部瞬态流体力学特性的模拟 |
| 3.10.1 气含率径向分布 |
| 3.10.2 液体循环速度径向分布 |
| 3.10.3 湍动能径向分布 |
| 3.11 氧的液相体积传质系数的模拟 |
| 3.12 苯酚利用率的模拟 |
| 3.13 本章小结 |
| 第4章 影响反应器性能的参数分析 |
| 4.1 曝气量对反应器性能的影响 |
| 4.1.1 曝气量对气含率的影响 |
| 4.1.2 曝气量对液体循环速度的影响 |
| 4.2 固相密度对反应器性能的影响 |
| 4.2.1 固相密度对气含率的影响 |
| 4.2.2 固相密度对时均液体循环速度的影响 |
| 4.3 固相颗粒粒径对反应器性能的影响 |
| 4.3.1 固相颗粒粒径对气含率的影响 |
| 4.3.2 固相颗粒粒径对液体循环速度的影响 |
| 4.4 固相体积对反应器性能的影响 |
| 4.4.1 固相体积对气含率的影响 |
| 4.4.2 固相体积对液体循环速度的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录) |
（9）气液反应器中两相流实验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究方法 |
| 1.3 文献综述 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 数值模拟研究 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究路线与框架 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 气液两相流研究的实验设计 |
| 2.1 实验系统与装置 |
| 2.1.1 实验系统与设备 |
| 2.1.2 气液反应器实验装置 |
| 2.1.3 实验工况选择 |
| 2.2 系统标定 |
| 2.3 实验步骤 |
| 3 气液两相流图像处理与速度场获取 |
| 3.1 图像的预处理 |
| 3.1.1 图像降噪与增强 |
| 3.1.2 图像阈值分割 |
| 3.2 4帧粒子跟踪测速算法 |
| 3.2.1 速度场获取 |
| 3.2.2 误矢量去除 |
| 4 气液两相流实验结果分析 |
| 4.1 曝气量影响 |
| 4.2 高径比影响 |
| 4.3 曝气器布置影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 气液两相流数值模拟模型研究 |
| 5.1 流体动力学方程 |
| 5.1.1 基本控制方程 |
| 5.1.2 湍流模型 |
| 5.1.3 相间作用力模型 |
| 5.2 气泡模型 |
| 5.2.1 气泡群平衡模型 |
| 5.2.2 气泡聚并与破碎机理模型 |
| 5.2.3 BPBM模型数值求解 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 气液两相流的数值模拟过程 |
| 6.1 数值模拟步骤 |
| 6.2 计算区域与网格划分 |
| 6.3 边界条件 |
| 6.4 BPBM耦合模型求解 |
| 6.5 数值模拟验证 |
| 7 气液两相流数值模拟结果分析 |
| 7.1 气液两相流流场流态分析 |
| 7.1.1 曝气量影响 |
| 7.1.2 高径比影响 |
| 7.1.3 曝气器布置影响 |
| 7.2 气液两相流速度场分析 |
| 7.2.1 曝气量影响 |
| 7.2.2 高径比影响 |
| 7.2.3 曝气器布置影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 研究结论 |
| 8.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）鼓泡式搅拌反应器内两相流的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 鼓泡反应器的简介 |
| 1.2.1 气液鼓泡反应器的传递特点 |
| 1.2.2 鼓泡反应器中流体的流动特性 |
| 1.3 搅拌反应器的简介 |
| 1.3.1 多相搅拌反应器 |
| 1.3.2 普通搅拌反应器 |
| 1.3.3 中心龙卷流型搅拌槽简介 |
| 1.4 研究的目的、内容和方法 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容和方法 |
| 1.5 计算方法—CFD简介 |
| 1.5.1 CFD的简介 |
| 1.5.2 CFD发展概况及商业软件简介 |
| 1.5.3 CFD模拟流体研究现状 |
| 1.5.4 CFD常用数值求解方法 |
| 1.5.5 计算流体力学工作步骤 |
| 第二章 新型鼓泡式搅拌反应器的模拟模型 |
| 2.1 鼓泡区域的特征参数 |
| 2.1.1 气泡直径 |
| 2.1.2 气泡浮升速度 |
| 2.1.3 气含量(气含率) |
| 2.1.4 比表面 |
| 2.2 流体力学模型 |
| 2.2.1 欧拉法 |
| 2.2.2 欧拉-拉格朗日算法 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.3 相间作用力 |
| 2.3.1 曳力 |
| 2.3.2 升力 |
| 2.3.3 虚拟质量力 |
| 2.4 CFD处理搅拌区域的方法 |
| 2.5 控制方程 |
| 2.5.1 质量守恒定律 |
| 2.5.2 动量守恒定律 |
| 2.5.3 能量守恒方程 |
| 第三章 CFD数值模拟 |
| 3.1 模拟工况 |
| 3.2 模拟过程 |
| 3.2.1 建立鼓泡式搅拌反应器的结构模型 |
| 3.2.2 网格化分 |
| 3.2.3 初始和边界条件 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 不同搅拌桨安装高度下的流体流型 |
| 3.3.2 不同搅拌桨安装高度下的气含率 |
| 3.3.3 不同搅拌桨安装高度下的液相速度 |
| 3.3.4 不同搅拌桨安装高度下的轴功率 |
| 3.4 搅拌桨安装位置最佳处的流场性能 |
| 3.4.1 搅拌桨h=300mm的整体气含率 |
| 3.4.2 搅拌桨h=300mm的液体速度变化 |
| 3.4.3 搅拌桨安装高度h=300mm的能量分析 |
| 3.5 不同气速下鼓泡式搅拌反应器两相流性能分析 |
| 3.5.1 局部气含率径向分布 |
| 3.5.2 液相速度径向分布 |
| 3.5.3 能量径向分布 |
| 3.5.4 能量耗散径向分布 |
| 第四章 鼓泡式搅拌反应器的实验研究 |
| 4.1 实验装置平台 |
| 4.2 研究对象—鼓泡式搅拌反应器 |
| 4.3 拍摄系统 |
| 4.4 实验测量参数 |
| 4.5 实验结果与数据分析 |
| 4.5.1 搅拌功率的影响因素 |
| 4.5.2 相对消耗功率RPD影响因素 |
| 4.5.3 气含率εG影响因素 |
| 4.5.4 鼓泡式搅拌反应器真实流场的实验研究 |
| 第五章 模拟计算与实验对比分析 |
| 5.1 搅拌功率分析对比 |
| 5.2 气含率分析对比 |
| 5.3 流场分析对比 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、Numerical Simulation of Unsteady-State Flowsin Bubble Column Reactors（论文参考文献）
- [1]旋转轴反应器强化氧传质性能研究[D]. 王晓婷. 北京化工大学, 2021
- [2]酒母扩培喷射环流反应器内流场模拟和结构研究[D]. 路超. 天津大学, 2020(02)
- [3]基于PBM模型的曝气池曝气器布置方式的模拟研究[D]. 陈晓朋. 西安理工大学, 2020(01)
- [4]搅拌槽内气液两相分散特性及影响机制研究[D]. 陈一鸣. 青岛科技大学, 2020(01)
- [5]浆态床反应器进料分布器的研究[D]. 徐笑颜. 中国石油大学(北京), 2019(02)
- [6]液固系统及气液固浆态鼓泡塔的多尺度模拟[D]. 周荣涛. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2018(11)
- [7]臭氧催化氧化难降解有机物的过渡金属催化剂制备及反应器模拟[D]. 张爽. 北京化工大学, 2018(01)
- [8]气升式内环流生物反应器的Fluent模拟研究[D]. 徐斌. 湖南大学, 2017(07)
- [9]气液反应器中两相流实验研究与数值模拟[D]. 王蒙. 西安理工大学, 2016(01)
- [10]鼓泡式搅拌反应器内两相流的研究[D]. 曹乔乔. 西北大学, 2016(05)