一、ALE方法用于气体环流生化反应器数值模拟研究（论文文献综述）
刘明慧[1]（2018）在《基于仿生学的柔性反应器的设计及混合机理研究》文中指出人和动物的整个消化系统可以看成一个微型化工厂,内部进行着各种各样精密的单元操作。近年来,生物体内的反应器受到了越来越多的关注,其中消化道可以通过柔性壁面的蠕动促进食糜的混合、破碎和输送等。从工程角度出发,可以把消化道看作是由多个柔性的生化反应器所组成的动态系统。这些柔性系统可以处理不同流变学性质的食糜,且很少发生堵塞、结垢和腐蚀等在工业中经常遇到且难以解决的问题。基于这些柔性系统所展现出来的一系列优势,本研究利用仿生学原理,模仿消化系统通过壁面运动促进流体混合这一特殊机制,开发了一套柔性反应器系统。该系统中的容器由橡胶材料制作而成,通过机械外力的方式使柔性容器发生周期性的形变和恢复,促进容器内的流体混合。本文详细介绍了柔性容器的制作过程、柔性反应器系统的搭建及改进等;研究了柔性反应器在不同实验条件下的混合时间、流体结构等,探讨了当前实验条件下哪些因素影响柔性反应器的效率;将柔性反应器和传统的搅拌桨式反应器在相同的实验条件下进行对比;针对柔性反应器存在的混合隔离区,提出了解决方案并成功实施;使用量纲分析的方法,进一步分析了与柔性反应器的混合有关的参数;随后在以上研究的基础上开发了其他形式的柔性反应器并对其进行研究。实验结果表明,柔性反应器通过壁面运动能够有效的促进流体的混合,其混合效率受到了包括柔性容器壁面形变的频率、程度、位置、壁面厚度、注入点等一系列参数的影响,其中柔性容器壁面形变的频率和程度为两个主要因素;在有些实验条件下发现柔性反应器中存在混合隔离区,针对隔离区存在的位置对柔性反应器系统进行了改进,通过双侧对挤的方式有效的消除了隔离区,提高了混合效率;还将柔性反应器和传统搅拌桨联用,不仅能够消除混合隔离区,而且在较低的频率和搅拌速度下实现了高粘度流体的混合;随后研究了不同大小和琼脂含量的琼脂块在柔性反应器中的破损行为,发现琼脂颗粒在柔性反应器中混合时不易发生破损;本文开发的密封式椭球形柔性反应器系统在拉伸和挤压的双重作用下,能够实现高粘度流体的快速混合。
任庆凯[2]（2017）在《微压内循环生物反应器的流场特性研究》文中研究指明微压内循环生物反应器（Micro-Pressure Inner-Loop Bioreactor,MPR）是一种新型的偏心进气式曝气池,内部无运动部件、结构简单,主要应用于城镇污水和工业废水的生物处理过程。反应器底部单侧曝气使活性污泥混合液形成外围流速高,向中心流速逐渐降低的竖向循环流场。在曝气增氧和微生物耗氧的共同作用下,流场外围区域表现为好氧段特性,中心区域具有一定的低氧区,好氧、缺氧和厌氧多种功能菌群分区共存、协同作用。采用穿孔曝气管提供气源和流体流动的唯一动力驱动,曝气端气液固三相相互作用,远离曝气端的出水排气端气体聚并集中排出,对附近的混合液产生明显的脉动性冲击影响,中间和中心区域循环流动比较平缓。反应器流场各区域流体力学行为不均一,较为复杂。由于污水生物处理试验的活性污泥和气泡并存,采用单一的实验研究难以获得理想的研究结果。近年来,计算流体力学和物理模型研究快速发展,广泛而深入应用于各类污水处理反应器的流体力学行为和结构优化研究。本文利用实验研究方法和数值模拟方法深入研究反应器的流场特性,并提出反应器结构优化方案,指导反应器生物处理试验研究的运行控制,并为反应器结构优化设计提供依据,加速反应器推广应用。1)根据常规微压内循环生物反应器污水处理实验的流态分析改进反应器结构,本文进行了改进反应器污水处理溶解氧分布试验研究和清水充氧试验研究,分别进行了清水条件下常规和改进反应器流速分布试验研究。污水生物处理过程溶解氧浓度分布实验实测结果表明:反应器中心溶解氧浓度为外围溶解氧浓度11.88%,中间区域平均溶解氧浓度为外围溶解氧浓度34.65%,具有较大的梯度分布特征,已形成明确的氧分区。流速分布试验结果表明,流速同样有较大的梯度分布。在实验研究过程中,研究开发了适合本文微压内循环生物反应器的数码影像流速测试法和非介入式溶解氧浓度测试法。2)采用计算力体力学软件Fluent 15.0构建数值模型及数值模拟,利用流速分布实验数据验证数值模拟结果的正确性;通过数值模拟对比不同曝气强度下气液两相流流场特性,提出最佳曝气强度优化运行控制条件。结果表明:对于固定外形尺寸反应器,曝气强度是影响其流场特性的主要因素。单从曝气强度角度分析,曝气强度越大,反应器内总体流速越高。曝气强度过大,反应器内总体流速提高的同时流速分布梯度减小,同时由于对流强烈加强了传质,反应器内的溶解氧浓度增高,并趋向于均一化,溶解氧浓度梯度也相应减小,反应器内流速分区和氧分区模糊,综合表现接近于完全混合式曝气池;曝气强度过小,池内流速和溶解氧浓度也随之整体降低,也未形成良好的分区,反应器底部水平流速下降,易造成底部积泥和边角处形成死区。3)利用数值模拟方法进一步优化反应器结构,结果表明:常规型反应器在加设倒角和内部导板后,减弱了反应器四角处水流的反射,减少了流体循环流动中的能量损失,在相同的曝气强度下,提高了水流的运动速度,气流提供了更大的推动力,提高了混合悬浮的能力,更加有利于反应器活性污泥的悬浮,最终选定结构优化反应器较常规型反应器外围流速提高,反应器底部水平流速提高,流场更加稳定,可通过改变反应器倒角和内部导板来控制各区流体交换量,控制各区域容积比例,除了通过调节曝气量和增减曝气管数量、调整曝气管位置等改变反应器运行控制条件的基本方法外,提供了新的控制和设计思路与方法,提高了反应器的可操控性。将进水管由近排气端边壁处调至主反应器几何中心,使污水进水在反应器中心区厌氧段,可进一步促进中心厌氧区的形成,有利于污水生物处理过程,由于中心区域流速接近于0.0m/s,流体绕流阻力增加不明显,对反应器流场未产生较大影响,反应器后续研究中采用优化结构和中心进水方式,可增大各氧分区的溶解氧浓度梯度,进一步提高污水生物处理效率;同时良好的反应器结构可降低混合悬浮所需的能量消耗,在满足污水处理反应器内生物的耗氧需求的前提下,可降低曝气量,达到节能降耗的目的。综上所述,本文针对微压内循环生物反应器的流场开展的实验研究和数值模拟分析,明确了反应器内流体的流速分布规律和人工增氧过程的氧补充规律。数值模拟过程中比较分析了反应器结构和进水点位进一步优化的几种方案,提出优化建议。本文的数值模拟结果与实验结果吻合较好,表明通过数值模拟方法指导污水处理反应器的结构优化设计具有可行性。
刘静如[3]（2014）在《非牛顿流体中多气泡相互作用、聚并与破裂过程的数值模拟》文中提出在鼓泡塔和生化反应器等典型的气液接触设备中，气泡的相互作用、聚并及破裂行为能显着改变气泡的尺寸分布和气-液两相接触面积，从而影响设备的热质传递性能和化学反应速率。目前，对于非牛顿流体中多气泡聚并和相互作用机理的认识还远不深入。本文对不同排列形式的多气泡在非牛顿流体中的动力学行为进行了数值模拟研究，以期为相关气液接触设备的设计与优化提供理论指导。采用2-D和3-D VOF（Volume of fluid）方法模拟了不同排列形式的多气泡聚并和自由上升过程，其中采用幂律模型和连续表面张力模型描述幂律流体的流变性质和表面张力，通过网格独立性检验得到最优的网格大小，并通过实验验证确定了计算方法的准确性和有效性。采用2-D VOF方法研究了平行排列的二、三和四个水平气泡的聚并过程和自由上升行为。考察了气泡初始大小、初始间距和非牛顿流体的流变性质对气泡水平聚并和破裂过程的影响。采用无因次准数Reynolds数和E tv s数系统研究了气泡聚并和破裂行为的不同流型。通过模拟得出了气泡能够发生聚并的最大初始间距即临界聚并距离，临界聚并距离随气泡直径和流动指数的增大而减小。当气泡间距大于临界聚并距离时，考察了气泡初始大小、初始间距和非牛顿流体的流变性质对多气泡自由上升过程的影响，研究发现气泡上升轨迹和气泡间距变化取决于不同形状气泡的流场结构。采用3-D VOF方法研究了正三角形、菱形和正四边形排列的多气泡聚并过程和自由上升行为。结合聚并过程的流场结构分布，从液膜排干、相对接触速度和能量转化等多角度分析了各因素对气泡聚并过程的影响，探讨了多气泡聚并和破裂行为机理。考察了气泡直径、流变性质和气泡排列结构对临界聚并距离的影响。当气泡初始间距为临界聚并距离时，得到了不同排列结构多气泡发生聚并时的水平接触速度和竖直上升速度，接触速度与气泡大小和流变性质密切相关，而气泡聚并过程中竖直上升速度有骤降现象。系统考察了气泡排列结构、气泡大小、初始间距和非牛顿流体流变性质对多气泡自由上升相互作用的影响。基于液膜排干理论，结合气泡聚并过程接触速度，提出了一个半经验的临界聚并距离预测方程，预测结果与模拟结果吻合良好，该方程能够为多孔气液接触设备的设计与优化提供一定理论指导。
程绍杰[4]（2009）在《搅拌式生物反应器的模拟、优化设计与放大研究》文中研究说明琼脂糖凝胶作为制备蛋白A免疫吸附柱的载体,其工业规模的活化反应过程一直以来是制约血液净化材料批量化生产的关键问题之一。在琼脂糖凝胶活化反应过程中,搅拌式反应器（Stirred Tank Reactor,STR）的优化设计与放大技术是工业过程开发的一个重要环节。目前虽然已有许多针对搅拌式反应器的实验和理论研究,但相关的理论及设计方法仍不完善。近年来,采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的方法研究搅拌式反应器内的流动和混合特性,已显示出卓越的优势,引领着流体搅拌混合技术的发展。本文首先利用FLUENT软件,采用标准κ-ε湍流模型、多重参考系（Multi-ReferenceFrame,MRF）稳态流动方法,模拟了搅拌式反应器内单相流体的流动场,并与文献实验数据进行了比较,验证了CFD方法的可行性;进而模拟了琼脂糖凝胶单相体系溶液的流动场,通过对不同搅拌桨型式下,流型、速度场及剪切力场的研究,发现采用45°四折叶涡轮桨PBTD45循环流量大、剪切作用小,其综合性能要优于六直叶圆盘涡轮桨DT。对于琼脂糖凝胶活化反应,推荐采用PBTD45搅拌桨。本文对搅拌式反应器内加入固相催化剂的琼脂糖活化反应过程进行了固-液两相悬浮特性的数值模拟。分别对圆盘涡轮桨DT、下压式桨PBTD45、上扬式桨PBTU45的固相悬浮性能进行了比较,发现PBTD45悬浮性能最优,其次为DT、PBTU45;采用CFD方法预测了三种搅拌桨的完全离底悬浮临界转速分别为948rpm、570rpm、1152rpm,并与Zwietering经验关联式进行了比较,最大相对误差为13.4%。CFD模拟得到20L搅拌式反应器内,琼脂糖凝胶催化活化反应最优操作条件为:采用PBTD45搅拌桨,N=570rpm,D=0.10m。本文应用人工神经网络（Artificial neural networks,ANN）技术,以MATLAB软件为平台,自行编制程序,建立了3层BP网络结构的琼脂糖凝胶活化反应—ANN神经网络预测模型,对摇床和搅拌两种实验条件下的活化密度进行了预测,平均相对误差（AARD）小于6%。本文最后对制备血液净化材料用生物反应器进行了放大技术研究,对放大后的搅拌式反应器进行了模拟与优化,为生物反应器的优化设计与放大提供了理论指导与设计依据。
赵颖[5]（2008）在《填埋场渗滤液污染物释放传输的耦合动力学模型及应用研究》文中认为随着经济的发展和人口的增多,我国城市生活垃圾的产量也在逐年增长。生活垃圾的及时、安全、卫生处理已成为当务之急。垃圾填埋方法因具有工艺简单、投资少、处理量大等优点被国内外广泛采用。而垃圾渗滤液作为一种重要的地下环境污染源,其处理及污染防治问题是垃圾填埋技术发展过程中的一大难题,其中涉及到水质水量预测等重要关键科学问题。但由于垃圾渗滤液产生及演化过程复杂,涉及多学科交叉问题,其水质水量预测模型发展缓慢,一定程度上制约了渗滤液处理技术和污染防治技术,乃至垃圾卫生填埋技术的发展。为此,本文通过一系列室内物理模拟试验揭示渗滤液在地下环境系统中迁移转化的非线性规律,建立垃圾渗滤液有机污染物在垃圾介质、包气带以及饱和含水层中迁移转化的流-固-化耦合动力学模型,定量预测预报渗滤液有机污染物在土-水环境系统中的浓度分布及发展趋势。其主要研究内容如下:1.垃圾所含固有水是渗滤液产生的重要内源,其释放过程对渗滤液的产量和迁移过程有着重要的影响。为此,本文采用自行开发的试验系统,开展了垃圾填埋体内源水产生规律的室内试验研究,通过正交试验探讨了不同环境状态和不同初始固有含水率对内源水产生速率的影响。通过三种非线性函数拟合结果的对比分析,提出了渗滤液水分运移过程质量守恒方程源汇项的非线性数学表述。2.垃圾填埋体作为一种变形多孔介质,其饱和水力传导系数的非线性变化直接影响着渗滤液的迁移转化过程。为此,本文开展了垃圾土饱和水力传导系数非线性变化规律试验研究,探讨了填埋时间及孔隙率对垃圾土饱和水力传导系数的影响,揭示了垃圾土饱和水力传导系数随孔隙率变化的非线性动态演化规律,基于试验结果,提出了不同填埋时期下垃圾填埋体饱和水力传导系数与孔隙率之间的非线性本构模型。3.土-水特征曲线描述了垃圾含水率和基质吸力之间的非线性关系,也是进行饱和-非饱和水分运移过程计算时不可缺少的模型参数本构关系。本文针对不同降解时间和不同孔隙率的垃圾介质,开展了含水率与基质吸力关系曲线测试试验,研究了土—水特征曲线参数反演方法,开发了相应的参数反演软件,并采用VG模型对试验结果进行了拟合,获得了数值模拟所必需的模型参数本构关系。4.水质水量预测可为渗滤液处理系统设计及污染防治措施拟定提供重要理论依据和数据基础。本文综合考虑垃圾填埋体的沉降变形,渗滤液水分饱和-非饱和渗流过程,固相不可溶性可降解有机物的水解,固相及水相可溶性可降解有机物的微生物降解,好氧和厌氧微生物的生长,以及水相溶解氧的消耗等作用,建立了垃圾渗滤液在地下环境系统中迁移转化的动力学模型。5.为解决固体垃圾介质沉降变形所导致的水分运移模型和溶质运移模型的移动边界问题,将ALE方法引入到多场耦合模型的数值求解中,给出了ALE描述下的水分运移模型和溶质运移模型,并建立了数学模型的有限元数值求解格式。6.为探讨渗滤液在垃圾填埋介质中的迁移转化规律,本文采用自行开发的数值模拟程序,仿真模拟了无外界水力作用、地表水入渗和地下水入侵三种情况下填埋场沉降变形过程中渗滤液及其污染物和微生物迁移转化过程,探讨了水力环境对污染物分布规律的影响,模拟结果在数值和规律上符合实际情况,初步验证了本文所建数学模型和数值程序的可靠性。7.以长山口卫生填埋场工程为依托,针对废弃矿山型填埋场高陡边坡的稳定与防渗两大关键技术难题,采用本文所建立的渗滤液有机污染物运移多场耦合模型,考虑到废弃矿山型填埋场垂直防渗系统可能发生的渗滤液渗漏问题,仿真模拟了四种防渗工况下渗滤液有机污染物在地下环境系统中的运移过程及分布规律,综合模拟分析结果,结合高陡边坡的稳定性问题,给出了废弃矿山型填埋场垂直防渗系统的初步防渗方案。
胡基贵[6]（2007）在《基于数值模拟的等温挤压研究》文中认为在常规金属热挤压过程中,由于坯料的变形和温度的不均匀分布,导致产品的尺寸、形状、组织和性能等不均匀性,而等温挤压对于减小这些不均匀性,是一种理想的方法。根据现有对等温挤压技术的研究发现,闭环控制等温挤压技术目前已经成为国际上最先进的等温挤压技术。但由于现有测量和控制技术的原因,该方法难于在实际挤压过程中得以推广。所以本文提出了采用闭环控制理论中的增量式数字PID控制算法同有限元模拟挤压过程相结合的方法,根据测量的工件出口温度的变化实时改变挤压速度,以实现模拟等温挤压控制。将所得的挤压速度曲线应用到实际挤压过程中,实现等温挤压的目的。同时本文还提出了利用DEFORM-3D软件的ALE有限元算法模拟计算一般Lagrangian算法无法解决的大截面型材的挤压模拟问题。本文首先对AZ31镁合金常规等速挤压过程进行了模拟仿真。通过挤压实验的验证,得出挤压力、模具温度的变化,模拟和实验结果吻合较好,模拟过程取得很高的精度。随后利用增量式PID控制算法同有限元模拟挤压相结合的方法,研究AZ31十字型材和方管的等温挤压过程,并与等同挤压速度的恒速挤压过程进行比较分析,结果发现:利用PI算法控制工件的温度,可以很好的实现不同型材的等温挤压过程模拟,控制误差为±2℃,同时可以得出实现等温挤压的挤压速度曲线;对于较大挤压比的挤压过程,如本文的方管挤压,对温度的等温控制显得更加有必要,可以很明显地改善常规大挤压比挤压时高温升对挤压制品的影响;在相同挤压效率的情况下,等温挤压较常规等速挤压更有利于实现挤压制品截面质量的均一性,模具的温度变化更加均匀,有易于延长模具的使用寿命。最后利用DEFORM-3D的ALE算法模拟了大截面矩形管和圆管在挤压到达稳态时的过程,模拟结果得出:挤压过程中温度场和速度场的分布,真实的反映了实际挤压过程;通过对金属流出模口时速度的分析,对挤压模具的设计提出有效的建议;同时计算效率得到了很大的提高,减少了计算机资源的消耗。
崔冰艳[7]（2006）在《ALE方法的二维数值模拟计算》文中提出本文简要介绍了Arbitrary Lagrangian-Eulerian （ALE）方法的研究历史、现状和应用前景,详细阐述了ALE方法的基本理论。ALE方法用于求解移动边界问题,流体运动通过原始变量Navier-Stokes方程描述,压力采用Poisson方程形式。材料模型采用简化的弹性-粘性-塑性系统。用有限差分的方法对计算区域进行四边形单元的网格划分;利用权因子对平流通量进行计算。文中介绍了ALE方法,即ALE将Eulerian方法和Lagrangian方法结合起来,它既具有Eulerian和Lagrangian方法的优点,因而它既能处理畸变较大的流动,又能提供流体内部运动的细节,求解方法通用性较大。通过对ALE方法的介绍,可以从理论和计算的的角度对ALE方法有了深刻的了解和认识也为程序的编制奠定了重要的基础。完成了二维ALE方法计算程序的调试,编制。应用该程序对一维激波管、90°弯曲管进行两个实例对ALE方法进行了验证。球形容器的倒塌这个实例验证了ALE方法可对网格产生的大变形运动的问题进行数值模拟,数值模拟结果图合理,与有关理论的解析结果和实验结果基本相符,表明程序设计和编制是成功的。借助于ALE方法的早期程序SALE的基本框架,编写了适用于固体火箭发动机燃烧室流场分析的计算程序,求解气相流动。算例为二维燃烧室的可压流场。数值模拟的结果揭示了燃烧室内瞬态流动的细节。此例验证了采用ALE方法计算燃烧室的内流场是可行的。此方法为下一步数值研究非定常非稳态燃烧奠定了基础。为固体火箭发动机的内流场仿真提供了一个直接求解的新思路。
徐骏[8]（2005）在《“背包式”反应精馏优化理论和应用研究》文中指出甲苯光氯化制取氯化苄是一典型的以中间产物为目标产物的连串反应体系,其原料甲苯与产品氯化苄的沸点差达到69℃之多,采用反应精馏技术对于提高甲苯转化率和氯化苄选择性是十分必要也是完全可行的。利用板式塔进行反应精馏生产氯化苄前人已有研究,但是由于受限于没有足够的反应空间,单套工业化装置的生产能力仅为1000t/a左右。本文拟寻求一种适合该体系的新型反应精馏装置,以大幅度提高单套装置的生产能力,实现氯化苄生产装置的大型化;同时进行该新型反应精馏耦合装置的相关理论研究,建立过程模拟与优化设计的新方法,从而从理论和工程应用两个方面解决反应精馏装置大型化问题。 反应精馏装置结构多种多样,催化剂装填方式以及塔板结构也是千变万化。而对于甲苯光氯化制取氯化苄反应过程,提供足够的光催化反应空间,是实现装置规模大型化的关键,对塔板的结构则没有过多的要求,而本文所建立的“背包式”反应精馏装置很容易满足这样的要求。 “背包式”反应精馏装置将原本在塔内发生的反应移到了塔外进行,从严格意义上说反应和精馏不在同一空间进行,但塔内与塔外反应器存在着流体质量交换,可以看成是传统反应精馏装置的一种拓展模式,当反应器个数很多时这样的装置将与传统装置趋于统一。由于“背包式”反应精馏装置与传统装置存在差异,关于其模型与模拟以及优化设计等理论研究鲜见报道。 本文首先建立了甲苯光氯化“背包式”反应精馏过程数学模型、模拟和优化设计方法。模型包含精馏塔和反应器的物料平衡、热量平衡以及体系的气液平衡和反应动力学方程,由于精馏塔和反应器相对独立,模拟和优化设计可以在各自独立计算的基础上,由相互间流体交换的量、组成和状态体现精馏与反应的偶联关系。采用牛顿—拉夫森法对模型进行求解。 对于甲苯光氯化“背包式”反应精馏过程,反应量由通入反应器的氯气量所决定,而通氯量可以独立控制,因此可称为具有独立反应量的反应精馏过程。本文提出了反应能力与分离能力相互匹配是反应精馏过程优化关键的观点,建立了具有独立反应量反应精馏过程优化设计方法和步骤,即在一定的精馏塔分
张庆文[9]（2004）在《气升式生物反应器内流动与传质的CFD数值模拟》文中研究表明气升式生物反应器以其优越的流体混合性能和广阔的应用前景而成为生物反应器领域的研究热点之一。但迄今为止,对其选型、设计及放大仍主要依赖实验验证和专家的经验,缺少理论指导,耗资巨大,投运周期长。而近年来发展起来的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）是一种可用于分析流体流动和混合传质的交叉学科。CFD 技术与具体工程问题相结合不仅可以节省大量的人力物力,提高实验效率,而且还可以得到实验无法得到的详细信息,CFD技术在反应器的设计和优化中越来越受到人们的重视。为了更微观更本质地研究气升式生物反应器内流体流动和传质,探索反应器的设计和放大的理论依据,本文研究工作的主要内容如下:（1）在对气升式生物反应器内部流动分析基础上,建立了能描述反应器内部复杂流动和相间传质的 CFD 数学模型。该数学模型从气液两相双流体κ ?ε 湍流模型出发,全面考虑了气升式生物反应器中气泡的并聚破碎、气液两相间相互作用和滑移等,并应用经典的双膜理论模型描述气液两相间的氧传递过程。（2）气体分布器部分采用编程增加源项的方法进行简化处理。在定义计算区域时只考虑气室而忽略喷嘴部分,采用子程序 USRINT 及 USRSRC 替换相关方程的源项内容,以此实现对反应器供气的数值模拟。（3）运用 CFX-4.4 对模型进行求解,通过求解得到了包括气液两相速度场、局部气含率分布、气泡并聚破碎后的直径分布及溶氧浓度分布等详尽信息,全面而定量地展示了气升式生物反应器内流体流动和传质状况。模拟结果显示气升式反应器具有宏观混合效果好、死区空间体积小以及剪切应力小而均匀等特点。（4）设计并制造了 30L 气升式生物反应器实验装置,采用粒子成像测速技术（Particle Image Velocity,PIV）和溶氧电极系统对反应器内液相流动速度及溶氧浓度进行实验测定。结果表明:CFD 数值模拟的结果与实验结果在数值上有一定的偏差,液相主体流动速度的偏差为 20.2～32.5%之间,溶氧浓度的偏差为35%左右,但两者总的变化趋势一致。生物反应器中多相流和混合传质属 CFD 技术应用中的复杂问题之一。尽管本文模拟结果与实验验证之间存在较大偏差,但偏差在目前的文献报道范围之 - I -<WP=5>摘 要内;较之经典反应器研究方法,本文给出了反应器中流动和传质的详细信息,对反应器的设计和放大有直观的指导意义,CFD 数值模拟方法用于气升式生物反应器研究是可行的,基于自然界质量、动量、能量三大守恒定律的 CFD 技术也是探索气升式生物反应器设计和放大理论依据的有效新手段。
魏捷[10]（2004）在《热管生物反应器动量传递研究》文中进行了进一步梳理本文研究了20 L热管生物反应器（HPBR）的流场,采用粒子成像测速仪（PIV）对该反应器内的流场进行了测定,以计算流体力学（CFD）为基础结合反应器内流场实验数据,拟合验证了该反应器中动量传递数学模型,为热管生物反应器的分析、开发及工业放大设计提供了基础模型。采用PIV测速技术成功地测定了该搅拌式反应器在各种工况下的典型流场,为搅拌式反应器提供了成熟的流场测试实验技术,这为定量、详尽地了解、分析、模拟HPBR的动量传递过程提供了基础实验数据。均相牛顿流体在层流状态（搅拌转速为40r/min）下,流速、涡量较小,其典型截面（搅拌桨所在截面）径向流速、轴向流速平均值为（0.107633,0.072766）m/s,涡量平均值为（1.042773,0.514864）rad/s,流场较均匀,流体混合较好,其流动形态具有代表性: 在反应器中部（R/Re=0～0.66）圆柱体流体为自上而下等速运动,其典型截面（搅拌桨所在截面）的流体基本按半径方向作等速流动,其它截面流体作偏离半径方向或近似圆周运动;该轴向向下流动的流体遇器底四射至周边折返成向上流动,这导致R/Re=0.66～0.75左右圆环体流体向下的流速陡降,而R/Re>0.75的自下而上运动的周边圆环体流体就与中部作反向流动流体基本形成了反应器内连续、循环的流动过程。在R/Re=0.9左右这股向上流体进入边界层。流体混合程度随搅拌转速提高而增强,与层流状态相比,低湍流状态（搅拌转速为180r/min）时的流速增加流体混合较好,搅拌桨所在截面径向流速、轴向流速平均值为（0.169363,0.151309）m/s,涡量平均值为（1.77503,1.803696）rad/s。应用流场实验测量的数据验证了采用CFX进行数值模拟的结果。模拟计算了水在各种操作条件下的流场,层流状态下其流场计算值与实验测定值之间的平均误差分别为10.7%、9.1%,湍流状态下平均误差为15.6、14.8%,低于采用传统经验方法的计算误差（30%～40%）,这为分析反应器内的传递过程提供了可靠的机理模型与计算方法。在所有的操作条件下,一般位于器内壁和器内管体等构件的传递阻力高的边界层区域模拟计算值与实验值间的误差较大。本论文模拟计算结果表明:①经典的Navier-Stokes方程是描述层流状态下流体动量传递可靠的机理性方程,应用该方程模拟计算反应器中层流状态下所有体系的流场,拟合误差<WP=5>远小于经验方法的误差。②用模型描述湍流下流体动量传递过程,简化了实际的湍流复杂过程,用该模型能有效地模拟反应器中流体流速分布,其拟合误差略高于层流时的误差。热管生物反应器基于热管的原理,解决了传统生物反应器的温度分布不均匀、传热效率低等问题。对热管生物反应器传递过程的深入研究将有力地促进我国新型生物反应器的开发及生物技术进步。
二、ALE方法用于气体环流生化反应器数值模拟研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ALE方法用于气体环流生化反应器数值模拟研究（论文提纲范文）
（1）基于仿生学的柔性反应器的设计及混合机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 常规物料混合设备 |
| 1.2.1 搅拌桨式混合装置 |
| 1.2.2 静态混合器 |
| 1.2.3 搅拌设备的实验研究方法 |
| 1.2.4 搅拌装置放大 |
| 1.3 基于人和动物消化系统体外仿生研究进展 |
| 1.4 仿生学原理及应用 |
| 1.5 柔性反应器的可行性分析 |
| 1.6 本课题研究的目的及意义 |
| 第二章 柔性反应器系统的改进与优化 |
| 2.1 机械动力系统的改进 |
| 2.2 新的柔性容器制作方案 |
| 2.3 数据采集系统 |
| 2.4 SERП系统实验及其与机械搅拌的对比实验 |
| 2.4.1 实验材料和方法 |
| 2.4.2 挤压频率和挤压程度对混合时间的影响 |
| 2.4.3 柔性反应器(SERП)和传统涡轮桨(STR)在混合效率的对比 |
| 2.5 实验结果与讨论 |
| 2.5.1 柔性反应器动力系统的改进 |
| 2.5.2 柔性容器制作工艺改进 |
| 2.5.3 图像采集系统的改进 |
| 2.5.4 挤压频率和挤压程度对柔性反应器系统混合时间的影响 |
| 2.5.5 柔性反应器（SERП）和涡轮桨(STR)在相同的扰动频率下混合效率的对比 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 图像分析技术改进及柔性反应器混合性能研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验材料和方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 酸碱中和变色法计算混合时间和混合过程 |
| 3.2.3 柔性反应器系统的改进和挤压高度对混合的影响 |
| 3.2.4 柔性反应器中不同的注入点对混合的影响 |
| 3.2.5 反应器的壁面厚度对柔性反应器混合效率的影响 |
| 3.2.6 在相同的雷诺数下和三叶斜桨式反应器进行对比 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 两种显示法的优缺点分析 |
| 3.3.2 挤压高度(C_b)对混合时间和混合过程的影响 |
| 3.3.3 注入点对混合的影响 |
| 3.3.4 壁面厚度对混合的影响 |
| 3.3.5 机械搅拌和柔性反应器对比 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 两侧同步挤压及柔性反应器与搅拌桨联用 |
| 4.1 混合隔离区的消除方案 |
| 4.2 两侧挤压方案的实施 |
| 4.2.1 前期探索 |
| 4.2.2 设备搭建与设定 |
| 4.2.3 实验材料和方法 |
| 4.2.4 挤压频率对柔性反应器混合效率的研究 |
| 4.2.5 最大挤压程度对柔性反应器中混合效率的研究 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 挤压频率对混合的影响 |
| 4.3.2 最大挤压程度对柔性反应器的影响 |
| 4.4 小结 |
| 4.5 柔性反应器系统和机械搅拌联用 |
| 4.5.1 实验设计 |
| 4.5.2 实验材料与方法 |
| 4.5.3 挤压频率固定,改变搅拌桨转速对混合的影响 |
| 4.5.4 搅拌桨转速固定,改变挤压频率对混合的影响 |
| 4.6 实验结果与讨论 |
| 4.6.1 挤压频率固定,改变搅拌桨的转速对混合的影响 |
| 4.6.2 搅拌桨速度固定,改变挤压频率对混合的影响 |
| 4.7 低扰动频率下高粘度流体的高效混合 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 颗粒物在柔性反应器中破损行为的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料和方法 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 模具制作 |
| 5.2.3 不同质量浓度琼脂颗粒的制备与性能测试 |
| 5.2.4 不同大小的琼脂颗粒在柔性反应器中的破碎数量的研究 |
| 5.2.5 不同质量浓度的琼脂颗粒在柔性反应器中破碎数量的研究 |
| 5.2.6 不同挤压频率下琼脂颗粒的被破碎数量的研究 |
| 5.2.7 不同挤压程度下琼脂颗粒被破碎行为的研究 |
| 5.2.8 琼脂颗粒在传统搅拌桨式混合装置中破碎数量的研究 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 不同浓度的琼脂块的力学性能 |
| 5.3.2 不同大小的琼脂颗粒在柔性反应器中的破碎数量的实验结果统计 |
| 5.3.3 不同琼脂含量的颗粒在柔性反应器中破碎统计 |
| 5.3.4 不同挤压频率下琼脂颗粒的被破碎数量的研究 |
| 5.3.5 不同最大挤压程度下琼脂颗粒的被破碎数量的研究 |
| 5.3.6 琼脂颗粒在传统搅拌桨式混合装置中破碎数量的研究 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 柔性反应器的简化及量纲分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 量纲分析在传统搅拌桨式混合设备中的应用 |
| 6.3 柔性反应器中混合时间的量纲分析 |
| 6.4 实验结果与讨论 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 密封式椭球形柔性反应器 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 密封式椭球形柔性反应器(H-SER)的搭建 |
| 7.3 实验材料和方法 |
| 7.3.1 实验材料和混合时间的纪录 |
| 7.3.2 柔性容器的制备 |
| 7.3.3 拉伸作用对H-SER的影响 |
| 7.3.4 挤压频率对混合时间和混合过程的影响 |
| 7.3.5 固定频率和振幅下,拉伸和挤压比例对混合的影响 |
| 7.3.6 固定拉伸和挤压比例以及振幅,研究频率对混合的影响 |
| 7.4 实验结果与讨论 |
| 7.4.1 不同拉伸频率和振幅下的混合时间 |
| 7.4.2 挤压频率对混合时间影响的研究 |
| 7.4.3 拉伸和挤压双重作用对混合时间影响的研究 |
| 7.4.4 拉伸和挤压比为1:1时(振幅为70mm)不同频率下的混合时间 |
| 7.5 小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要研究内容和结论 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 符号说明 |
| 科研成果 |
| 致谢 |
（2）微压内循环生物反应器的流场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1. 研究背景 |
| 1.2. 国内外研究现状 |
| 1.2.1. 常用城市污水生物处理工艺 |
| 1.2.2. 循环流污水处理工艺的国内外研究现状 |
| 1.2.3. 微压内循环生物反应器的国内外研究现状 |
| 1.2.4. 污水生物处理反应器流场的国内外研究现状 |
| 1.3. 课题的提出和主要研究内容 |
| 1.3.1. 课题的提出 |
| 1.3.2. 主要研究内容 |
| 1.4. 创新点 |
| 第2章 反应器流速与溶解氧分布的试验与测试方法优化 |
| 2.1. 试验材料与装置 |
| 2.2. 反应器清水曝气充氧过程的试验研究 |
| 2.2.1. 试验的目的 |
| 2.2.2. 试验研究方法及参照标准 |
| 2.2.3. 清水充氧试验溶解氧分布规律 |
| 2.3. 反应器流场溶解氧分布测试方法的优化 |
| 2.3.1. 溶解氧仪校准及标定 |
| 2.3.2. 常规溶解氧仪测试法 |
| 2.3.3. 溶解氧仪测试方法的优化 |
| 2.4. 反应器流场流速分布测试方法的优化 |
| 2.4.1. 流速测试方法优化 |
| 2.4.2. 实测流速数据可视化方法 |
| 2.5. 本章小结 |
| 第3章 微压内循环生物反应器流场的数值模拟 |
| 3.1. 流场数值模拟方法 |
| 3.1.1. 创建模拟结构、划分网格 |
| 3.1.2. 气液两相流计算模型的选择 |
| 3.1.3. 反应器数值模拟的物理模型 |
| 3.2. 反应器流场的数值模拟研究 |
| 3.2.1. 反应器流场二维数值模拟 |
| 3.2.2. 反应器流场CFD三维模拟 |
| 3.3. 数值模拟与实测试验结果对比验证 |
| 3.3.1. 1#反应器数值模拟与流速仪法实测对比验证 |
| 3.3.2. 2#反应器数值模拟与数码影像示踪法实测对比验证 |
| 3.4. 本章小结 |
| 第4章 反应器的流场特性分析 |
| 4.1. 流场溶解氧浓度、流速分布规律 |
| 4.2. 流场数值模拟不同曝气强度下流速分布规律 |
| 4.3. 本章小结 |
| 第5章 反应器结构优化及流场流速分布特性 |
| 5.1. 优化反应器的结构及数值求解方法 |
| 5.1.1. 优化反应器的结构与模型 |
| 5.1.2. 优化反应器的数值求解方法 |
| 5.2. 优化反应器的数值模拟 |
| 5.3. 优化反应器流速分布的对比分析 |
| 5.4. 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
| 附录 |
（3）非牛顿流体中多气泡相互作用、聚并与破裂过程的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 前言 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 单气泡动力学研究 |
| 1.1.1 单气泡的形状 |
| 1.1.2 单气泡的上升 |
| 1.2 牛顿流体中气泡聚并、相互作用的研究 |
| 1.2.1 在线气泡聚并、相互作用 |
| 1.2.2 平行气泡聚并、相互作用 |
| 1.3 非牛顿流体中气泡聚并、相互作用的研究 |
| 1.3.1 非牛顿流体中气泡聚并 |
| 1.3.2 非牛顿流体中气泡相互作用 |
| 1.4 数值模拟方法 |
| 1.4.1 锋面追踪法 |
| 1.4.2 格子-波尔兹曼法 |
| 1.4.3 水平集法 |
| 1.4.4 流体体积法 |
| 1.5 气泡聚并理论 |
| 1.5.1 液膜排干理论 |
| 1.5.2 临界接触速度理论 |
| 1.5.3 能量模型 |
| 1.6 本章小结 |
| 1.7 本文结构安排 |
| 第二章 数值模拟方法和实验验证 |
| 2.1 数学模型和求解方法 |
| 2.1.1 数学模型 |
| 2.1.2 物理模型及求解方法 |
| 2.2 网格独立性验证 |
| 2.2.1 二维模型网格独立性验证 |
| 2.2.2 三维模型网格独立性验证 |
| 2.3 实验装置与流程 |
| 2.4 模拟结果与实验对比 |
| 2.4.1 二维模拟实验验证 |
| 2.4.2 三维模拟实验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 平行气泡二维模拟 |
| 3.1 两个平行气泡 |
| 3.1.1 临界聚并距离的定义 |
| 3.1.2 两个平行气泡聚并过程 |
| 3.2 三个平行气泡 |
| 3.2.1 三个平行气泡聚并过程 |
| 3.2.2 三个平行气泡自由上升过程 |
| 3.3 四个平行气泡 |
| 3.3.1 多气泡聚并行为流型 |
| 3.3.2 多气泡聚并为一个气泡 |
| 3.3.3 中间两个气泡聚并 |
| 3.3.4 两对气泡聚并 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同排列结构多气泡三维模拟 |
| 4.1 正三角形排列三个气泡聚并过程 |
| 4.1.1 气泡初始间距的影响 |
| 4.1.2 气泡初始大小的影响 |
| 4.1.3 流变性质的影响 |
| 4.2 菱形排列四个气泡聚并过程 |
| 4.2.1 气泡初始间距的影响 |
| 4.2.2 气泡初始大小的影响 |
| 4.2.3 流变性质的影响 |
| 4.3 正四边形排列四个气泡聚并过程 |
| 4.3.1 气泡初始间距的影响 |
| 4.3.2 气泡初始大小的影响 |
| 4.3.3 流变性质的影响 |
| 4.4 聚并过程气泡速度 |
| 4.4.1 气泡聚并过程水平接触速度 |
| 4.4.2 气泡聚并过程竖直上升速度 |
| 4.5 不同排列结构多气泡上升 |
| 4.6 临界聚并距离的预测 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）搅拌式生物反应器的模拟、优化设计与放大研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 搅拌式反应器内流场的数值模拟 |
| 1.1.1 搅拌式反应器CFD模拟的方法 |
| 1.1.2 搅拌式反应器CFD模拟的发展趋势 |
| 1.1.3 CFD模拟的数学模型 |
| 1.2 搅拌式反应器的优化设计 |
| 1.2.1 工艺优化 |
| 1.2.2 结构优化 |
| 1.3 搅拌式生物反应器的放大 |
| 1.3.1 放大过程的影响因素 |
| 1.3.2 搅拌生物反应器的放大方法 |
| 2 搅拌式反应器内三维流场的数值模拟 |
| 2.1 单相流体力学模型 |
| 2.1.1 湍流Reynolds时均方程 |
| 2.1.2 标准k-ε模型 |
| 2.1.3 搅拌桨区域模型 |
| 2.1.4 流场数值解法 |
| 2.1.5 离散格式 |
| 2.2 模型建立及网格划分 |
| 2.2.1 计算物系 |
| 2.2.2 网格及边界条件 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 模型检验 |
| 2.3.2 流场流型分析 |
| 2.3.3 轴向流动速度场 |
| 2.3.4 剪切力场 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 搅拌式反应器内固-液两相悬浮特性的CFD模拟 |
| 3.1 固-液两相搅拌技术 |
| 3.1.1 固-液两相搅拌的目的 |
| 3.1.2 固-液悬浮机理 |
| 3.1.3 固-液悬浮判据 |
| 3.1.4 悬浮临界转速 |
| 3.2 CFD数值模型 |
| 3.2.1 固-液两相控制方程 |
| 3.2.2 固-液两相动量传递 |
| 3.2.3 计算物系 |
| 3.2.4 网格及边界条件 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 桨型及转速的影响 |
| 3.3.2 临界转速N_(js)的模拟 |
| 3.3.3 颗粒尺寸的影响 |
| 3.3.4 桨叶尺寸的影响 |
| 3.3.5 桨叶的离底高度 |
| 3.3.6 釜底结构的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于人工神经网络技术优化琼脂糖凝胶活化工艺 |
| 4.1 人工神经网络技术 |
| 4.2 人工神经网络模型的建立 |
| 4.2.1 实验数据整理 |
| 4.2.2 输入/输出节点的选取 |
| 4.2.3 隐节点的确定 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 搅拌式反应器的放大技术研究 |
| 5.1 相似放大 |
| 5.1.1 几何相似放大 |
| 5.1.2 不同搅拌目的时的放大准则 |
| 5.2 琼脂糖凝胶活化过程的放大 |
| 5.2.1 放大准则的确定 |
| 5.2.2 放大参数计算 |
| 5.3 放大结果验证 |
| 5.3.1 CFD模型的建立 |
| 5.3.2 计算物系 |
| 5.3.3 网格及边界条件 |
| 5.3.4 模拟结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 主要符号表 |
| 附录B 固-液两相流计算曳力UDF程序 |
| 附录C 琼脂糖凝胶-ANN程序 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）填埋场渗滤液污染物释放传输的耦合动力学模型及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.3 论文研究内容、技术路线及创新点 |
| 2 垃圾有机污染物生化反应机理及迁移转化机制 |
| 2.1 城市生活垃圾和渗滤液的物理、化学特性 |
| 2.2 填埋场垃圾微生物降解原理 |
| 2.3 渗滤液污染物微生物降解过程的非线性生化动力学模型 |
| 2.4 填埋场沉降变形机理及对渗滤液运移过程的影响 |
| 2.5 垃圾的水力特性 |
| 2.6 垃圾渗滤液有机污染物运移机理 |
| 3 垃圾渗滤液在地下环境系统中运移规律的试验研究 |
| 3.1 填埋体内源水产生规律的室内试验研究 |
| 3.2 垃圾土饱和水力传导系数非线性变化规律试验研究 |
| 4 垃圾土-水特征曲线测试及参数反演 |
| 4.1 垃圾土-水特征曲线测试 |
| 4.2 垃圾土-水特征曲线参数反演 |
| 4.3 垃圾土-水分特征曲线分析 |
| 5 地下环境系统中渗滤液污染物释放传输的耦合动力学模型 |
| 5.1 垃圾填埋场中渗滤液污染物释放传输的耦合动力学模型 |
| 5.2 岩土介质中渗滤液污染物传输耦合动力学模型 |
| 5.3 耦合动力学模型的定解条件 |
| 5.4 ALE方法及耦合动力学模型数值求解 |
| 6 填埋场渗滤液污染物释放传输的耦合数值分析 |
| 6.1 耦合数值分析软件系统 |
| 6.2 无外界水力作用下主要物理变量变化规律 |
| 6.3 地表水入渗对渗滤液污染物分布规律的影响 |
| 6.4 地下水入侵对渗滤液污染物分布规律的影响 |
| 7 长山口卫生填埋场区域水环境评价及垂直防渗方案选择 |
| 7.1 区域地质环境 |
| 7.2 场地水文、工程地质条件 |
| 7.3 污染预测评价及垂直防渗系统方案 |
| 7.4 垂直防渗系统选择建议 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读学位期间己发表的学术论文及科研成果 |
| 查新结论 |
（6）基于数值模拟的等温挤压研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属挤压加工技术 |
| 1.2 等温挤压 |
| 1.3 有限元技术在挤压过程中的应用 |
| 1.4 本文的研究目的、内容 |
| 第二章 常规等速挤压过程的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 等速挤压过程的有限元模拟 |
| 2.3 等速挤压实验验证 |
| 2.4 模拟和实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 等温挤压过程的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AZ31 镁合金十字型材等温挤压技术 |
| 3.3 AZ31 镁合金方管等温挤压技术 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 ALE 算法在稳态挤压过程中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 ALE 算法模拟稳态挤压过程 |
| 4.3 矩形管和圆管的稳态挤压模拟 |
| 4.4 稳态模拟结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A：攻读硕士期间所发表的论文 |
（7）ALE方法的二维数值模拟计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题背景 |
| 1.2 计算流体常用的数值计算方法简介 |
| 1.3 ALE 方法研究现状 |
| 1.4 ALE 的网格运动 |
| 1.5 本论文的创新和任务 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 ALE 方法 |
| 2.1 ALE 方法的运动关系描述 |
| 2.2 ALE 方法采用的流体方程 |
| 2.3 ALE 计算方法 |
| 2.4 计算步骤 |
| 2.5 材料的模型 |
| 2.6 状态方程 |
| 2.7 边界条件 |
| 2.8 数值稳定性和精度的控制 |
| 2.9 本章小节 |
| 第三章 ALE 程序及应用 |
| 3.1 ALE 程序的流程 |
| 3.2 ALE 算法的程序实现 |
| 3.3 方法的验证和计算实例 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）“背包式”反应精馏优化理论和应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 前言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 反应分离 |
| 2.1.1 分类 |
| 2.1.2 多功能反应器 |
| 2.1.3 理论研究 |
| 2.2 反应精馏 |
| 2.2.1 概述 |
| 2.2.2 反应精馏的工业应用 |
| 2.2.3 反应精馏的适用范围和工艺要求 |
| 2.2.4 反应精馏塔的塔结构及催化剂装填方式 |
| 2.2.5 反应精馏过程的模拟 |
| 2.2.6 反应精馏过程的设计 |
| 2.3 本文的研究思路及内容 |
| 第三章 “背包式”反应精馏过程的理论模型与模拟 |
| 3.1 “背包式”反应精馏过程的平衡级模型 |
| 3.1.1 模型假设 |
| 3.1.2 模型方程组的建立 |
| 3.1.3 模型具体说明 |
| 3.2 “背包式”反应精馏过程模型的解法 |
| 3.2.1 内层(通用层)计算方法 |
| 3.2.2 外层(特征层)计算方法 |
| 3.2.3 总的计算步骤 |
| 3.3 模拟计算结果与讨论 |
| 3.3.1 计算实例 |
| 3.3.2 不同工艺条件对反应精馏的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 “背包式”反应精馏过程的优化设计 |
| 4.1 优化问题与计算方法 |
| 4.1.1 优化问题的提出 |
| 4.1.2 优化计算方法 |
| 4.1.3 简化精馏塔模型与算法 |
| 4.1.4 目标函数的计算 |
| 4.1.5 优化软件(LINGO软件) |
| 4.1.6 优化决策变量 |
| 4.2 优化计算结果 |
| 4.2.1 反应器台数及反应区塔板数的选择 |
| 4.2.2 分离区塔板数的选择 |
| 4.2.3 优化操作条件 |
| 4.2.4 优化设计的结果 |
| 4.3 HYSYS软件计算的验证 |
| 4.3.1 HYSYS软件介绍 |
| 4.3.2 精馏塔模型的设计 |
| 4.3.3 各反应器中氯气分配的计算 |
| 4.3.4 总流程 |
| 4.3.5 验证的结果 |
| 4.4 优化设计与模拟计算结果的比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 甲苯氯化“背包式”反应精馏过程的实验研究 |
| 5.1 实验装置的建立 |
| 5.1.1 “背包式”反应精馏装置的结构 |
| 5.1.2 实验流程 |
| 5.1.3 具体操作方法和步骤 |
| 5.1.4 分析方法 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.2.1 反应能力改变对反应精馏的影响 |
| 5.2.2 分离能力改变对反应精馏的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 甲苯氯化“背包式”反应精馏的工业性试验 |
| 6.1 工业试验装置的设计 |
| 6.1.1 设计依据 |
| 6.1.2 工业装置流程的确定 |
| 6.1.3 工艺操作参数的确定 |
| 6.1.4 设置预反应器对过程的影响分析 |
| 6.1.5 装置实际塔板数的确定 |
| 6.1.6 塔径的确定 |
| 6.2 工业装置试验结果 |
| 6.2.1 操作步骤 |
| 6.2.2 试验结果 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 “背包式”反应精馏技术在环己烷氯化中的应用 |
| 7.1 氯代环己烷生产工艺概述 |
| 7.2 环己烷氯化反应精馏实验 |
| 7.2.1 实验装置与分析方法 |
| 7.2.2 实验结果与讨论 |
| 7.3 对环己烷氯化反应机理的分析 |
| 7.3.1 定性分析仪器及操作条件 |
| 7.3.2 定性分析结果 |
| 7.3.3 反应机理的初步分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录 |
| 致谢 |
（9）气升式生物反应器内流动与传质的CFD数值模拟（论文提纲范文）
| 目 录 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 气升式生物反应器概述 |
| 1.1.1 气升式生物反应器的应用及特点 |
| 1.1.2 气升式生物反应器的结构及原理 |
| 1.2 气升式生物反应器的研究及进展 |
| 1.2.1 气液两相流动的研究 |
| 1.2.2 气含率的研究 |
| 1.2.3 容积氧传质系数的研究 |
| 1.3 气液两相流动 CFD 数值模拟现状 |
| 1.3.1 计算流体力学 |
| 1.3.2 两相流模型 |
| 1.3.3 湍流模型 |
| 1.4 本课题研究的目的和主要内容 |
| 第二章 实验装置及测定方案 |
| 2.1 实验流程与设备 |
| 2.1.1 实验流程 |
| 2.1.2 实验设备与仪器 |
| 2.2 实验工况设计 |
| 2.2.1 反应器内部流动特征 |
| 2.2.2 实验工况参数 |
| 2.3 粒子成像测速技术 |
| 2.3.1 PIV 技术的测速原理 |
| 2.3.2 PIV 测速技术系统 |
| 2.4 实验测定方案 |
| 2.4.1 气升式生物反应器中流场测定方案 |
| 2.4.2 气升式生物反应器中传质测定方案 |
| 第三章 气升式生物反应器内流动与传质的数学模型 |
| 3.1 粘性流体力学基本方程 |
| 3.2 气液两相流动方程 |
| 3.3 湍流方程 |
| 3.4 湍流耗散模型 |
| 3.5 相间传质模型 |
| 3.6 气泡并聚破碎模型 |
| 3.6.1 气泡分布理论模型 |
| 3.6.2 气泡群体平衡方程 |
| 3.6.3 气泡破碎模型 |
| 3.6.4 气泡并聚模型 |
| 第四章 CFD 数值模拟及实验验证 |
| 4.1 气升式生物反应器 CFD 数值模拟思路 |
| 4.2 CFD 数值模拟过程 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 物理模型 |
| 4.2.3 数值求解 |
| 4.2.4 收敛性分析 |
| 4.3 CFD 数值模拟的实验验证 |
| 4.3.1 流场的实验验证 |
| 4.3.2 氧传质的实验验证 |
| 第五章 CFD 数值模拟结果及分析 |
| 5.1 流场特性 |
| 5.1.1 两相速度分布 |
| 5.1.2 液相湍流运动 |
| 5.2 气泡行为 |
| 5.2.1 局部气含率分布 |
| 5.2.2 气泡直径分布 |
| 5.3 溶氧浓度场 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 符号说明 |
| 附录 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（10）热管生物反应器动量传递研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 传统搅拌式生物反应器 |
| 1.3 热管 |
| 1.3.1 发展史 |
| 1.3.2 原理及分类 |
| 1.3.3 热管在反应器领域的应用 |
| 1.4 流场测试技术 |
| 1.4.1 意义 |
| 1.4.2 流场测试技术历史 |
| 1.4.3 全场测速技术 |
| 1.4.4 流场测试技术进展 |
| 1.5 计算流体力学 |
| 1.5.1 计算流体力学 |
| 1.5.2 数值计算方法 |
| 1.5.3 计算流体力学的有关软件 |
| 1.5.4 搅拌式反应器中的有关计算流体力学的研究应用 |
| 1.6 本文的研究目的和研究内容 |
| 第二章 测定热管生物反应器流场的实验装置 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热管生物反应器装置 |
| 2.3 粒子图像测速技术装置 |
| 2.3.1 PIV技术的测速原理 |
| 2.3.2 粒子图像测速技术要素 |
| 2.4 热管生物反应器流场测定实验参数 |
| 2.4.1 粒子图像测速系统参数 |
| 2.4.2 实验操作条件 |
| 2.4.3 流场测量截面 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 热管生物反应器流场实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 层流的流场 |
| 3.2.1 搅拌桨区(S2)截面的流场 |
| 3.2.2 排出流区(S1)截面的流场 |
| 3.2.3 主循环区(S3)截面的流场 |
| 3.2.4 讨论 |
| 3.3 低湍流的流场 |
| 3.3.1 搅拌桨区(S2)截面的流场 |
| 3.3.2 排出流区(S1)截面的流场 |
| 3.3.3 主循环区(S3)截面的流场 |
| 3.3.4 讨论 |
| 3.4 湍流 |
| 3.4.1 排出流区(S1)截面的流场 |
| 3.4.2 自由平面与其它平面 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 热管生物反应器动量传递数学模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 反应器流体力学基本方程 |
| 4.2.1 层流时的衡算方程 |
| 4.2.2 湍流时的动量衡算方程 |
| 4.3 热管生物反应器的数值模拟 |
| 4.3.1 几何模型 |
| 4.3.2 物理模型 |
| 4.3.3 数值求解 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 层流数学模拟结果与分析 |
| 4.4.2 低湍流数学模拟结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文 |
| 致谢 |
四、ALE方法用于气体环流生化反应器数值模拟研究（论文参考文献）
- [1]基于仿生学的柔性反应器的设计及混合机理研究[D]. 刘明慧. 苏州大学, 2018(12)
- [2]微压内循环生物反应器的流场特性研究[D]. 任庆凯. 东北师范大学, 2017(01)
- [3]非牛顿流体中多气泡相互作用、聚并与破裂过程的数值模拟[D]. 刘静如. 天津大学, 2014(11)
- [4]搅拌式生物反应器的模拟、优化设计与放大研究[D]. 程绍杰. 大连理工大学, 2009(10)
- [5]填埋场渗滤液污染物释放传输的耦合动力学模型及应用研究[D]. 赵颖. 辽宁工程技术大学, 2008(11)
- [6]基于数值模拟的等温挤压研究[D]. 胡基贵. 湖南大学, 2007(04)
- [7]ALE方法的二维数值模拟计算[D]. 崔冰艳. 内蒙古工业大学, 2006(04)
- [8]“背包式”反应精馏优化理论和应用研究[D]. 徐骏. 南京工业大学, 2005(03)
- [9]气升式生物反应器内流动与传质的CFD数值模拟[D]. 张庆文. 南京工业大学, 2004(01)
- [10]热管生物反应器动量传递研究[D]. 魏捷. 南京工业大学, 2004(01)