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气体与液滴之间的传热、传质现象广泛存在于自然现象及工程应用中。如:湿沉降、雾化燃烧、携液气力输送过程等。这些物理过程中的传热、传质现象是研究的热点。以往的研究多着眼于气体与液滴的相互作用,极少涉及液滴的内部流动及其对传质的影响。
本文对气流场中并列分布的不均匀液滴/液体圆柱吸收二氧化硫过程进行数值模拟研究。含有二氧化硫的空气流经并列分布的不均匀液体圆柱,液体圆柱的表面会发生气流的附着和边界层分离现象。气液界面上会出现剧烈的动量传递,主流作用于界面上的正向剪切应力和回流区形成的负向剪切应力诱发液体圆柱内部形成“主涡”和“次涡”。反向旋转涡流结构(“主涡-主涡”,“主涡-次涡”,“次涡-次涡”)分别在分离点和附着点附近形成“内流”与“外流”流动,有效促进/阻碍溶质吸收。
本文对固定间隙比(G/R=1)、不同雷诺数与固相分数(30≤Re≤160、0.2≤S≤0.8)的数值模拟结果进行分析。稳定对称、稳定向上偏转和不稳定摆动的间隙气流随雷诺数增大先后出现。不同间隙流使上/下液体圆柱瞬时二氧化硫积累量、对流-扩散过程中的相关物理参数有明显差异。固相分数增加,“外流”阻碍固体核心后部SO2吸收,形成明显的低浓度区域。固体核心使内部涡流强度减弱,局部的“外流”流动主导局部质量输运。在足够大的固相分数(如S=0.8)时,液膜厚度变薄,扩散主导局部的质量输运过程,上/下液体圆柱的质量吸收速率(Rso2)重合于一点。
本文进一步讨论了三元液滴/液体圆柱在均匀气流场中流动特征及内部的质量输运过程。研究的重点是等边三角形排布的液体圆柱在迎流角度α、间隙比G/R、雷诺数Re变化时,其内部涡流流动及流动传质问题。在较小的间隙比以及不同的迎流角度,流体之间的相互干扰由液体圆柱之间的近场作用和尾流效应决定。液体圆柱内部的流动形态也会随自由流速度等相关参数发生变化。
全文在迎流角度α=0°、30°、60°,液体圆柱间隙比(1≤G/R≤4),雷诺数(30≤Re≤160)变化的过程中,还将采用界面上剪切应力、压力、对流-扩散过程的特征时间比Tr、二氧化硫的吸收速率2soR以及液相的佩克莱数Pel等相关参数更全面的解释、分析涡流形态及其控制质量输运过程的机理。
本文对气流场中并列分布的不均匀液滴/液体圆柱吸收二氧化硫过程进行数值模拟研究。含有二氧化硫的空气流经并列分布的不均匀液体圆柱,液体圆柱的表面会发生气流的附着和边界层分离现象。气液界面上会出现剧烈的动量传递,主流作用于界面上的正向剪切应力和回流区形成的负向剪切应力诱发液体圆柱内部形成“主涡”和“次涡”。反向旋转涡流结构(“主涡-主涡”,“主涡-次涡”,“次涡-次涡”)分别在分离点和附着点附近形成“内流”与“外流”流动,有效促进/阻碍溶质吸收。
本文对固定间隙比(G/R=1)、不同雷诺数与固相分数(30≤Re≤160、0.2≤S≤0.8)的数值模拟结果进行分析。稳定对称、稳定向上偏转和不稳定摆动的间隙气流随雷诺数增大先后出现。不同间隙流使上/下液体圆柱瞬时二氧化硫积累量、对流-扩散过程中的相关物理参数有明显差异。固相分数增加,“外流”阻碍固体核心后部SO2吸收,形成明显的低浓度区域。固体核心使内部涡流强度减弱,局部的“外流”流动主导局部质量输运。在足够大的固相分数(如S=0.8)时,液膜厚度变薄,扩散主导局部的质量输运过程,上/下液体圆柱的质量吸收速率(Rso2)重合于一点。
本文进一步讨论了三元液滴/液体圆柱在均匀气流场中流动特征及内部的质量输运过程。研究的重点是等边三角形排布的液体圆柱在迎流角度α、间隙比G/R、雷诺数Re变化时,其内部涡流流动及流动传质问题。在较小的间隙比以及不同的迎流角度,流体之间的相互干扰由液体圆柱之间的近场作用和尾流效应决定。液体圆柱内部的流动形态也会随自由流速度等相关参数发生变化。
全文在迎流角度α=0°、30°、60°,液体圆柱间隙比(1≤G/R≤4),雷诺数(30≤Re≤160)变化的过程中,还将采用界面上剪切应力、压力、对流-扩散过程的特征时间比Tr、二氧化硫的吸收速率2soR以及液相的佩克莱数Pel等相关参数更全面的解释、分析涡流形态及其控制质量输运过程的机理。