旋转液膜反应器临界流量的数值研究
旋转液膜反应器是由转子和定子构成的用来制备纳米材料的圆台形反应器。与普通反应器相比，它具有生成物粒径小且分布范围较窄的优点。研究发现，在没有空气进入反应器且没有流体溢出的状况下，旋转液膜反应器对于每一个给定的倾角和转速都存在唯一稳定的最大流量与之对应，这个流量称为临界流量。临界流量是进行沉淀反应实验和使平均粒径计算精确的前提条件。因此找到临界流量的计算方法对反应器的研究十分重要。 本文提出了一种计算临界流量的方法。基于Navier-Stokes方程和计算流体力学，根据旋流数大小选取Realizable k-ε湍流模型计算。通过引入边界层网格配合可攀爬壁面函数，并使用自适应时间步长方法以及网格自适应方法来计算临界流量。论文对实验室新旧两种不同规格反应器的临界流量进行了数值模拟。通过对几组参数下临界计算结果与实验结果的对照发现两者吻合度较好，验证了算法有一定的可靠性。 在验证算法可靠性的基础上，本文对反应器临界流量随高度，夹缝宽度以及转速变化的规律进行研究。通过引入偏弹性的概念，分析临界流量对反应器参数变化的敏感度。结果表明，临界流量对转速的敏感度要大于对夹缝宽度的敏感度，而且随着转速的增大，临界流量对夹缝间隙的敏感度逐渐降低。临界流量对高度的敏感度整体上要大于对转速的敏感度，但是随着转速和高度的增长，敏感度逐渐减弱。
旋转液膜反应器;临界流量;偏弹性分析;数值模拟
北京化工大学
硕士
数学
许兰喜
2019
中文
TQ052
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）