两种群体平衡模型在大规模多粒径泡状流中的应用研究  

Application of Two Population Balance Models to Predicting Large Scale Multi-Size Bubbly Flow

作　　者：段欣悦[1,2] 厉彦忠[1] 张孜博[2] 屠基元[2,3] 

机构地区：[1]西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安710049 [2]墨尔本皇家理工大学航空机械与制造学院 [3]清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084

出　　处：《西安交通大学学报》2011年第12期92-98,共7页Journal of Xi'an Jiaotong University

基　　金：教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100201110012)

摘　　要：为了研究大规模多粒径泡状流流动特性,考虑到气泡聚并、破裂等微观机制现象对气泡尺寸、数密度等宏观参量的影响,分别采用两种基于群体平衡方程的数学模型———群数密度传递(BNDT)模型与多气泡组质量传递(MUSIG)模型,对具有聚并主导趋势特征的多粒径气液泡状流实验MTLOOP进行数值模拟,并与实验进行了对比研究,结果发现:两种群体平衡模型均可以较准确地捕捉到多粒径泡状流中气泡尺寸变化趋势以及含气率分布特征转换,且预测精度相当;与MUSIG模型相比,BNDT模型计算时间节省了1/20～1/10,因此更适用于火箭工程中大型气液泡状流的工程预测.Aiming at investigating fluid flowing behaviours in large scale multi-size bubbly flow,two population balance models,named Bubble Number Density Transfer（BNDT） model and Multi-Size-Group（MUSIG） model coupled with bubble coalescence and breakage mechanism respectively,are employed to simulate the MTLOOP（Multi-phase Loop） experiment with characteristics of coalescence dominating trends.In comparison to experimental data,both models are able to well capture the dynamic evolution trends of bubble diameter and transition of gas volume fraction distribution,but the computing period of BNDT gets shorter by 1/10～1/20 than that of MUSIG under the similar predictions,thus BNDT model is more appropriate for predicting large scale multi-size bubbly flow in rocket engineering.

关 键 词：多粒径泡状流 群体平衡模型 气泡聚并 气泡破裂 数值模拟 火箭工程 

分 类 号：TQ028.8[化学工程]