Validierung und Entwicklung von numerischen Modellen der Blasenbewegung und der Blasengrößenverteilung in begasten Rührbehältern

充气搅拌容器中气泡运动和气泡尺寸分布数值模型的验证和开发

• 批准号: 5255980
• 负责人: Professor Wolfgang Polifke, Ph.D.
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Thermofluiddynamik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2002-12-31 至 2006-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5255980?language=en
• 关键词: Validierung; und; Entwicklung; von; numerischen

Für die Modellierung von Zweiphasenströmungen und speziell der Dispersion und Koaleszenz von Gasblasen wurden in den letzten Jahren eine Vielzahl von Modellansätzen entwickelt. Damit stellt sich die Aufgabe, den Gültigkeitsbereich und die Genauigkeit der in die Modelle einfließenden Annahmen und Näherungen zu überprüfen beziehungsweise diejenigen Modelle und Werte von Modellparamtern zu identifizieren, welche experimentelle Ergebnisse über einen möglichst weiten Bereich gut reproduzieren. Als Basis für solche Validierungsuntersuchungen soll im geplanten Vorhaben kommerzielle CFD-Software eingesetzt werden. Diese Werkzeuge bieten mittlerweile umfangreiche Möglichkeiten zur Modellierung von Mehrphasenströmungen an. Auch wenn die Hersteller bestrebt sind, in erster Linie bewährte und robuste Modelle zu implementieren, die nicht immer dem neuesten Stand der Wissenschaft entsprechen, so bieten kommerzielle CFD-Pakete zumindest einen Rahmen, in den über vordefinierte Schnittstellen auch komplexere Modelle von Zweiphasenströmungen sehr effizient implementiert und zur Anwendung gebracht werden können. Zur Validierung der Modelle werden experimentelle Daten von Strömung, Blasenbewegung und Blasengrößenverteilung in einem 6-Blatt Scheibenrührer und einem 6-Blatt Schrägblattrührer herangezogen, die bereits am Lehrstuhl verfügbar sind bzw. im Rahmen des Folgeantrages von Professor T. Sattelmayer zum Vorhaben 'Blasenspektrum, Blasenbewegung und Fluiddynamik der kontinuierlichen Phase in begasten Rührbehältern' noch zu generieren sind. Die beiden Rührerkonfigurationen weisen deutlich unterschiedliche Strömungsmuster und Blasenverteilungen auf, und stellen so eine echte Herausforderung für die Vorhersagekraft jedes Modells der Blasenbewegung und Populationsdynamik dar. Ziel der Validierungsstudie ist es, die in den Reaktoren auftretenden Strömungsregimes und die zugehörigen kritischen Rührerdrehzahlen numerisch zu reproduzieren. Dank der sehr detaillierten experimentellen Daten ist es möglich, im Rahmen der Validierungsarbeiten auch Modellvorstellungen bezüglich der die Blasengrößenverteilung bestimmenden Prozesse der Blasendispersion und -koaleszenz zu hinterfragen und falls nötig die entsprechenden Untermodelle weiter zu entwickeln. Bei Gasgehalten von bis zu 10 % werden Reaktorbeladungen untersucht, wie sie im technischen Einsatz häufig anzufinden sind. Aufbauend auf den Erkenntnissen der Validierungsstudie soll ein neuer statistischer Modellansatz für Blasengrößenverteilungen, basierend auf Transportgleichungen für Mittelwert und Varianz der Blasengrößen und den zugehörigen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen, entwickelt und evaluiert werden, von dem in hohem Maße numerische Effizienz und Robustheit erwartet werden darf.

Für die Modellierung von Zweiphasenströmungen und speziell der Dispersion und Koaleszenz von Gasblasen wurden in den letzten Jahren eine Vielzahl von Modellansätzen entwickelt.但在模型的初始阶段，Gültigkeitsbereich和Genauigkeit der einfließenden Annahmen和Näherungen zu berprüfen beziehungswise diejenigen Modelle和Werte von Modell parametern zu identifizieren，实验结果是一个更好的结果。Als Basis für solche Validierungsuntersuchungen soll im geplanten Vorhaben kommerzielle CFD-Software eingesetzt韦尔登.这一工作方法非常适合于对Mehrphasenströmungen进行建模。即使是在最好的情况下，在第一个线性和强大的模型中实现，也不能总是在最新的科学立场上进行，因此，商品CFD-Pakete可以实现一个Rahmen，在更高的定义Schnittstellen中，Zweiphasenströmungen的复杂模型也可以有效地实现，并在韦尔登上实现。通过对韦尔登模型的验证，得到了一个6-Blatt Scheibenrührer和一个6-Blatt Schrägblattrührer的Strömung、Blasenbewegung和Blasengrößenverteilung的实验数据，这些数据在Lehrstuhl verfügbar中是bzw。T教授的民俗故事。Sattelmayer zum Vorhaben 'Blasenspektrum，Blasenbewegung und Fluiddynamik der continuierlichen Phase in begasten Rührbehältern' noch zu generieren sind. Die beiden Rührerconfigurationen weisen deutlich unterscheedliche Strömungsmuster und Blasenverteilungen auf，and stellen so eine echte Herausforderung für die Vorhersagekraft jedes Models der Blasenbewegung und Populationsdynamik dar. Ziel der Validierungsstudie is es，die in den Reaktoren auftretenden Strömungsregimes und die zugehörigen kritischen Rührerdrehzahlen numerisch zu reproduzieren.在最详细的实验中，数据是最丰富的，在验证模型的过程中，模型也可以用来验证Blasendisperation和koaleszenz的估计过程，而福尔斯不会在开始时就开始预测模型。在气体中有10%的韦尔登被吸收，就像他们在技术上所做的那样。本文通过对一种新的Blasengrößenverteilungen统计模型的验证研究，基于对Mittelwert和Varianz的Blasengrößen的运输和运输的变化，以及对最大的数值效率和可靠性的分析，对该模型进行了验证和评价。