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    摘要目前的研究主要集中在对气液搅拌槽的实验研究以及单层751直叶涡轮桨搅拌槽的数值模拟上，采用计算流体力学(CFD)方法对多层桨搅拌槽内气液两相流的数值模拟研究较少。
    本论文采用 Euler-Euler双流体模型处理气液体系、标准k-ε湍流模型处理液相主流域的湍动和多重参考系(MFR)处理搅拌槽内的旋转区域，对水-空气物系进行数值模拟。
    使用CFD商用软件FLUENT，在不考虑气泡的凝并和破碎条件下，采用单一气泡尺寸，对多层桨(HEDT+2WHU)搅拌槽内的气-液体系进行数值模拟。在搅拌转速260r/min下，改变入口气速，研究了通气流量对功率准数、通气搅拌功率,局部气含率和总体气含率的影响。研究结果表明随着通气流量增大，通气搅拌功率逐渐减小，总体气含率逐渐增大。5939
    关键词  气液两相流，数值模拟，多层桨，搅拌槽
    毕业设计说明书（论文）外文摘要
    Title   the  Simulation  Study  of  Gas-liquid  Hold-up in the reactor                                       
    Abstract
    So far, the study concentrates on experimental research and numerical simulation of single Rushton turbine. Very few numerical simulation researches on the gas-liquid flow in stirred tanks with multiple impellers were reported by using Computational Fluid Dynamics(CFD).
    Based on the Euler-Euler two-phase flow model ,standard k-  turbulent model and multiple frames of reference (MFR) method, gas-liquid system was simulated in this work.
    With commercial software FLUENT and the way ofw hich deals with the bubble is single diameter bubble model not considering bubbles breakage and coalescence，gas-liquid system with multi-impeller (HEDT+2WHu) is simulated. In the stirring speed  260r/min, changing the inlet velocity, the influences of gas fluxes and impeller rotating speeds on power number, gassed power demand and overall gas hold-up were studied. The results show that with the ventilation flow rate increases, ventilation stirring power gradually decreases, the overall gas holdup increases.
    Keyward   gas-liquid flow, numerical simulation, multiple impeller agitators ,stirred tank
    目   次
    1  绪论    1
    2  文献综述    1
    2.1  气液两相流CFD研究的可行性    2
    2.2  国内外的研究现状    3
    2.3  气液两相流的CFD研究小结    5
    3  气液两相流模拟方法和模型    5
    3.1  气液两相流模拟方法    5
    3.2  气液两相流模型    6
    3.2.1  Euler-Euler双流体模型    6
    3.2.2  标准k- 模型    8
    3.3  多重参考系方法(MFR)    9
    3.4 网格划分    9
    4  多层桨搅拌槽内气-液两相流的模拟过程    10
    4.1  研究内容    10
    4.2  搅拌槽结构    11
    4.3  网格划分    11
    4.4  计算物系和模拟工况    12
    4.5  计算策略    12
    5  模拟结果与分析    13
    5.1 气液搅拌槽内流场的模拟    13
    5.2 功率准数和通气搅拌功率    14
    5.3 局部气含率    14
    5.4 总体气含率    16
    结论    18
    致谢    19
    参考文献    20
    1  绪论
    气液体系广泛应用于石油化工、能源化工、生物化工、环境工程和食品工程等领域。搅拌槽、鼓泡塔和气升式环流反应器是最常见的气-液(浆)反应器形式，其中搅拌槽(反应器)有其独特的优点：传质传热效率高、操作弹性大、停留时间可在很大范围内调节，并且适用范围广，既可用于气-液态反应体系，又可用于浆态的反应体系。因此搅拌槽在采矿、食品、石油化工、造纸、能源工业、城市及工业废水处理中的得到了极为广泛的应用[1,2]。近30年来对气液搅拌槽进行了广泛的实验研究，特别是近年来针对气液分散开发出了一些新桨型，如Chemineer 公司的CD-6, BT-6 等凹叶桨、Maxflo宽叶翼形桨，美国Lightnin公司的A315,A340 宽叶翼形桨等，这些桨型与传统的Rushton751直叶涡轮桨[3]相比具有处理气体能力大、相对搅拌功率(相同转速下通气与不通气时的搅拌功率之比)高等优点，已逐渐在气−液搅拌反应器中推广应用。随着工业生产规模不断扩大，搅拌反应器的高径比往往大于1。对于高径比大于1的反应器，只用单层搅拌器不能得到良好的分散，气相返混严重，功耗效率低。为了保证良好的搅拌效果，很多工业过程都采用多层组合桨。因此，近年来对双层[4,5]、三层组合桨的气液分散性能进行了许多实验。很多研究者[6-8]就搅拌槽内不同组合桨对气体的分散进行研究，认为径流式桨作为底桨、轴流式桨作为上层桨的组合桨最适宜于气体分散。而由于该类反应器内流动十分复杂，文献报道的大多以宏观研究结果为主，缺少反应器内重要的局部特性信息，如局部气含率、气泡尺寸、传质系数等，难以满足反应器设计和放大的需要。而随着计算流体力学(CFD) [9]的快速发展和计算机技术的不断提高，已经可以采用数值模拟的方法来研究气液搅拌反应器。
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