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利用CFD多相流模型优化设计沼气料液搅拌流场的方法研究

文献类型： 中文期刊

作者： 黄如一 1 ; 黄正昕 2 ; 冉毅 1 ; 熊霞 1 ; 梅自力 1 ; 王军 3 ; 孔垂雪 1 ;

作者机构： 1.农业部沼气科学研究所农业部农村可再生能源开发利用重点实验室

2.上海交通大学国际与公共事务学院

3.四川大学建筑与环境学院

关键词： 沼气;混合搅拌;多相流;流场形态;CFD

期刊名称： 中国沼气

ISSN： 1000-1166

年卷期： 2019 年 005 期

页码： 57-63

收录情况： 北大核心

摘要： 搅拌是现代沼气工程必不可少的工艺,优化料液搅拌的流场形态,可使发酵物料分布更加均匀,从而提高沼气的产量和污染物去除率.采用底部进水、高位分散式压力出口的设计方式可以显著优化流态.沼气发酵搅拌实质上是一种固液两相流过程,其初始阶段固体颗粒较大,后期将处于高浓度粘性液体(非牛顿流体)状态.文章设计了一台容积0.75 m3的厌氧消化罐,利用计算流体力学(CFD)软件,以水为介质,模拟初期的基本流态,并采用欧拉模型模拟后期的高浓度粘性流体流态,从而验证底部进水、高位分散式压力出口设计方案的优化效果.通过对几种进料速度的搅拌效果进行分析,发现在清水介质工况下,采用0.6 m·s-1的进水流速,比1 m·s-1流场分布更均匀,避免了分层.但在秸秆介质工况下,采用1 m·s-1却比0.6 m·s-1更均匀,并能避免分层.文章通过变工况模拟分析的对比演示,阐述了利用CFD多相流数值模型分析不同工况混合搅拌流场形态,优化设计搅拌参数的方法.

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