搅拌式厌氧发酵反应器的CFD模拟及应用研究
| 学位论文数据集 | 第4-5页 |
| 摘要 | 第5-8页 |
| ABSTRACT | 第8-11页 |
| 符号说明 | 第18-20页 |
| 第一章 绪论 | 第20-36页 |
| 1.1 课题背景 | 第20-21页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第21-34页 |
| 1.2.1 厌氧发酵原理 | 第21-22页 |
| 1.2.2 搅拌在厌氧发酵中的作用 | 第22页 |
| 1.2.3 厌氧发酵反应器的搅拌方式 | 第22-23页 |
| 1.2.4 计算流体力学(CFD) | 第23-27页 |
| 1.2.4.1 CFD简介 | 第23-24页 |
| 1.2.4.2 CFD数值离散方法 | 第24页 |
| 1.2.4.3 CFD常用算法 | 第24页 |
| 1.2.4.4 旋转区域的处理方法 | 第24-25页 |
| 1.2.4.5 多相流数值模拟方法 | 第25-26页 |
| 1.2.4.6 湍流数值模拟方法 | 第26-27页 |
| 1.2.5 CFD模拟在搅拌反应器中的研究进展 | 第27-32页 |
| 1.2.5.1 搅拌反应器固-液多相CFD模拟 | 第28-30页 |
| 1.2.5.2 厌氧发酵体系非牛顿流体CFD模拟 | 第30-32页 |
| 1.2.6 析因分析 | 第32-34页 |
| 1.3 课题的研究目的及意义 | 第34页 |
| 1.4 课题的研究内容 | 第34-36页 |
| 第二章 搅拌反应器流场CFD数学模型的建立 | 第36-52页 |
| 2.1 固-液混合模型的建立 | 第36-41页 |
| 2.1.1 CFD模拟流程 | 第36-37页 |
| 2.1.2 欧拉多相流控制方程 | 第37-39页 |
| 2.1.3 边界条件与计算初始值 | 第39-40页 |
| 2.1.4 模拟结果输出 | 第40-41页 |
| 2.1.4.1 搅拌桨功率 | 第40页 |
| 2.1.4.2 局部颗粒的浓度标准偏差 | 第40-41页 |
| 2.2 固-固-液三相模型的验证 | 第41-43页 |
| 2.3 网格独立性验证 | 第43-46页 |
| 2.4 固相参数对悬浮效果的影响 | 第46-51页 |
| 2.4.1 颗粒密度的影响 | 第47-48页 |
| 2.4.2 颗粒尺寸的影响 | 第48-50页 |
| 2.4.3 固相含量的影响 | 第50-51页 |
| 2.5 本章小结 | 第51-52页 |
| 第三章 搅拌桨结构设计对流场速度分布的影响 | 第52-68页 |
| 3.1 设计因子对RB桨速度分布的影响 | 第53-54页 |
| 3.2 设计因子对HE桨速度分布的影响 | 第54-56页 |
| 3.3 设计因子对PBU桨速度分布的影响 | 第56-58页 |
| 3.4 设计因子对PBD桨速度分布的影响 | 第58-60页 |
| 3.5 四种桨速度大小的比较 | 第60-65页 |
| 3.6 四种桨输入功率的对比 | 第65-67页 |
| 3.7 本章小结 | 第67-68页 |
| 第四章 搅拌桨结构设计对固液悬浮的影响 | 第68-82页 |
| 4.1 搅拌桨桨型对流场固相浓度分布的影响 | 第68-73页 |
| 4.1.1 四种桨轴截面固相浓度分布 | 第68-70页 |
| 4.1.2 四种桨纵截面固相浓度分布 | 第70-73页 |
| 4.2 四种桨局部颗粒浓度的比较 | 第73-76页 |
| 4.3 上浮颗粒与下沉颗粒的临界悬浮转速 | 第76-78页 |
| 4.4 四种搅拌桨悬浮效果的对比 | 第78-81页 |
| 4.5 本章小结 | 第81-82页 |
| 第五章 基于析因分析的搅拌桨结构设计研究 | 第82-108页 |
| 5.1 析因分析试验设置 | 第82-84页 |
| 5.1.1 设计因子-水平设置 | 第82-83页 |
| 5.1.2 四种搅拌桨析因试验结果 | 第83-84页 |
| 5.2 重要效应分析 | 第84-92页 |
| 5.2.1 响应σ_F的重要效应分析 | 第84-89页 |
| 5.2.2 响应σ_S的重要效应分析 | 第89-90页 |
| 5.2.3 响应MEL的重要效应分析 | 第90-92页 |
| 5.3 析因试验的方差分析及方程关联 | 第92-104页 |
| 5.3.1 设计因子对σ_F的影响 | 第93-98页 |
| 5.3.1.1 RB桨设计因子对σ_F的影响 | 第93-94页 |
| 5.3.1.2 HE桨设计因子对σ_F的影响 | 第94-95页 |
| 5.3.1.3 PBU桨设计因子对σ_F的影响 | 第95-97页 |
| 5.3.1.4 PBD桨设计因子对σ_F的影响 | 第97-98页 |
| 5.3.2 设计因子对σ_S的影响 | 第98-99页 |
| 5.3.3 设计因子对MEL的影响 | 第99-101页 |
| 5.3.4 因子交互作用分析 | 第101-104页 |
| 5.3.4.1 设计因子对响应σ_F的交互作用 | 第101-103页 |
| 5.3.4.2 设计因子对响应σ_S的交互作用 | 第103-104页 |
| 5.4 关联方程的验证 | 第104-105页 |
| 5.5 搅拌桨结构设计的优化 | 第105-106页 |
| 5.6 本章小结 | 第106-108页 |
| 第六章 单一发酵和混合发酵体系的CFD模拟研究 | 第108-118页 |
| 6.1 非牛顿流体搅拌混合模型的建立 | 第108-111页 |
| 6.1.1 网格划分与模型设置 | 第108-109页 |
| 6.1.2 物料性质 | 第109-110页 |
| 6.1.3 模型筛选与验证 | 第110-111页 |
| 6.2 单一发酵体系的CFD模拟研究 | 第111-113页 |
| 6.3 混合发酵体系的CFD模拟研究 | 第113-117页 |
| 6.4 本章小结 | 第117-118页 |
| 第七章 结论与展望 | 第118-122页 |
| 7.1 结论 | 第118-119页 |
| 7.2 创新点 | 第119-120页 |
| 7.3 展望 | 第120-122页 |
| 参考文献 | 第122-130页 |
| 附录 | 第130-138页 |
| 致谢 | 第138-140页 |
| 研究成果及发表的学术论文目录 | 第140-142页 |
| 作者和导师简介 | 第142-144页 |
| 答辩委员会决议书 | 第144-145页 |
