国家自然科学基金(21276222)
- 作品数：10 被引量：36H指数：4
- 相关作者：冯连芳王嘉骏顾雪萍张永俊韩颖更多>>
- 相关机构：浙江大学中国石化扬子石油化工有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：化学工程自动化与计算机技术生物学机械工程更多>>
- 气固搅拌流化床内压力脉动特性的数值模拟被引量：1
- 2013年
- 在传统气固流化床中引入搅拌桨,可减轻聚合物颗粒的黏附并强化流态化过程。采用计算流体力学(CFD)方法对搅拌流化床内的压力脉动特性进行数值模拟,考察流态化过程中的气泡行为。模拟过程采用多重参考坐标系方法解决搅拌桨区域的运动问题,由欧拉双流体模型和颗粒动力学方法模拟气固两相流。床层压力脉动的统计分析和功率谱分析表明,随着搅拌桨转速的增加,流化床内的压力脉动标准偏差和功率谱幅值变小,床层内的平均气泡尺寸减小,床层可由鼓泡流态化向散式流态化转变。
- 顾雪萍韩颖王嘉骏冯连芳
- 关键词：搅拌流化床计算流体力学压力脉动
- 新结构气液相并流鼓泡塔式反应器流动特性与CFD模拟被引量：3
- 2016年
- 构建了一种新型结构的气液相并流多级鼓泡塔式反应器,具有单层液相混合均匀、轴向返混小的特点,适用于慢反应以及对传质要求较高的情况。采用基于双流体欧拉模型的计算流体力学方法,能够准确模拟反应器内部的气液两相流动特性、液相混合特性与停留时间分布特性,与冷态模拟实验结果相符。此反应器在宽泛的操作范围内均能正常运作,整塔气液并行流动稳定;塔板压降较低,维持在0.2 KPa左右;多釜串联虚拟级数在3-3.4。
- 刘天奇王嘉骏冯连芳
- 关键词：鼓泡塔流体动力学
- 润湿性可切换的表面被引量：3
- 2016年
- 超疏水性和超亲水性是表面润湿性的两个极端,受表面的形貌和化学组成的共同作用。通过施加外界刺激可以改变表面形貌和/或表面化学组成,实现表面润湿性在超疏水性和超亲水性之间的切换。本文综述了润湿性可切换表面的最新研究进展。概述了以光照、温度、pH值、溶剂、电势等作为外界刺激以及表面反离子切换实现表面润湿性在超疏水和超亲水之间切换的方法。介绍了由于非对称的润湿性而导致液体定向传递的现象。展望了可控润湿性表面发展趋势,通过调控表面微米-纳米多级粗糙结构和化学组成,可实现在各种基材表面实现超疏水和超亲水之间的切换。
- 刘朋博王嘉骏冯连芳顾雪萍
- 关键词：超疏水性超亲水性
- 黏性颗粒流态化的气固流动模型研究进展被引量：4
- 2014年
- 黏性颗粒间存在较强的范德华力、液体桥力、静电力等黏附力作用,在流态化时易发生聚团现象,影响流化床的正常操作.连续介质模型、离散颗粒模型和拟颗粒模型用于研究颗粒聚团流态化行为时各有优缺点.基于欧拉方法的连续介质模型无法具体描述颗粒间的相互作用;采用拉格朗日法则能从颗粒微观受力、颗粒碰撞、聚团流动等多尺度研究黏性颗粒的流态化特性.但受限于巨大的运算量,离散颗粒模型模拟的颗粒数有限,拟颗粒模型目前仅适合处理纳微尺度问题.随着高性能计算机的发展和普及,基于拉格朗日法的黏性颗粒流动模型应用前景广阔.
- 张永俊王嘉骏顾雪萍冯连芳
- 关键词：流态化
- 搅拌流化床的研究与应用
- 2013年
- 传统流化床中引入搅拌构件具有促进流态化、强化传热、防止颗粒粘结结块等优点,在干燥、造粒、聚合等物理及化学过程显示出优越性,工业应用前景广阔。搅拌桨形式、搅拌转速等操作条件对流化特性和传热过程影响显著,计算流体力学模拟可以为搅拌流化床的设计放大和过程强化提供依据。
- 柏基业张永俊韩颖王嘉骏冯连芳
- 关键词：搅拌流化床计算流体力学
- 聚合物搅拌脱挥设备及其CFD模拟研究进展被引量：5
- 2016年
- 综述了聚合物搅拌脱挥设备的开发进展,分析了设备开发过程存在的关键问题。指出卧式脱挥设备中的流动特性、混合特性、成膜特性以及表面更新特性等是强化传质的关键因素,具有自清洁搅拌特性的高效卧式脱挥设备是装备开发与研究的主要方向。阐述了计算流体力学(CFD)在研究高黏流体卧式搅拌设备内传递过程机理中的应用。基于网格重叠技术的有限元方法和基于动网格的有限体积方法可以解决复杂几何结构的桨叶和翅片、双轴的旋转运动以及啮合机构非常小的间隙等难题。借助于CFD中VOF多相流模型可以精确地追踪气液相界面,模拟反应器中的成膜过程和表面更新特性,进而可以深入分析设备中的传质过程,为高效聚合物脱挥设备的优化与设计提供了新的思路。
- 成文凯王嘉骏顾雪萍冯连芳
- 关键词：脱挥自清洁数值模拟传质搅拌
- 气固搅拌流化床中压力脉动特性被引量：7
- 2016年
- 气固搅拌流化床反应器可用于黏结性聚合物颗粒的流态化过程,流化床中通气湍动与搅拌的相互作用关系仍不明确。通过压力脉动的统计分析、功率谱分析和小波分析,考察了搅拌桨型式和搅拌转速对流态化特性的影响规律。实验发现,搅拌转速和搅拌桨型式对床层压力影响较小,但对压力脉动影响显著。搅拌流化床中搅拌与通气湍动对流态化共同作用,双层锚式桨、框式桨等小桨叶面积的搅拌桨在较高转速条件下能强化流态化过程,与普通流化床相比具有更小的气泡尺寸和压力脉动,搅拌可抑制气泡聚并、破碎气泡,维持床层均匀流态化;而新型具有大桨叶面积的自清洁桨的搅拌作用强烈,在较高的转速下易形成桨叶前方的颗粒堆积和桨叶后方的气体短路等非正常流化现象,适宜于中等转速的操作条件。
- 张永俊王嘉骏顾雪萍冯连芳
- 关键词：流化床压力脉动统计分析多相流聚结
- 黏性颗粒团聚机理及流化特性研究进展被引量：5
- 2019年
- 黏性力的存在导致黏性颗粒在流化过程中易发生团聚,干扰正常的流态化。近年来,黏性颗粒流的研究重心逐渐转移到本征的团聚机理和流化特性。本工作综述了4种主要黏性力的力学模型、团聚判据及流态化实验与模拟研究进展,从力、运动及动力学的角度阐述了黏性力作用机制和黏性颗粒流化特性。分析表明,在颗粒尺度上,4种黏性力发展程度差异较大,黏性力动力学模型和团聚过程机理将成为未来研究的主要方向。在反应器尺度上,耦合黏性力模型的离散单元法模拟将继续作为重要的研究方法,其中,机理模型和计算能力是后续模拟中需要突破的重点。
- 祁晗璐王嘉骏顾雪萍冯连芳
- 关键词：颗粒流团聚机理流态化离散单元法
- 计算流体力学在化学反应器模拟中的应用进展被引量：4
- 2015年
- 计算流体力学(CFD)能够准确地描述流体流动、混合、传热规律,近年来逐渐开始耦合到化学反应中应用于化学工程领域,并表现出巨大潜力。本文综述了CFD在不同化学反应器中针对不同反应体系模拟的基本原理以及应用。相比于传统的面向理想反应器的反应动力学模拟和单纯面向流动传递的CFD模拟方法而言,采用CFD耦合化学反应动力学的方法同时考虑了传递过程和反应过程,能够对非理想化学反应器的操作特性(转化率、选择性、分子量及其分布等)进行模拟、分析与预测,在化工过程强化和化工产品控制方面优势明显。开发新的耦合数学模型和数值算法、考虑亚格子尺度的微观过程和采用直接数值模拟等方法,将是利用CFD深入研究非理想反应器特性的重要方向。
- 许超众王嘉骏冯连芳顾雪萍Wu Binxin
- 关键词：计算流体力学化学反应器数值模拟湍流
