1.一种悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:采用RNG k‑ε湍流模型模拟分析反应器中流体动力学特性,构建反应器水力学模型;
S2:建模后,逐层输出反应器内轴向上各层二维湍流耗散图和二维固含率分布图,并利用图像扫描识别湍流耗散图及固含率分布图,获得该轴上各层的湍流耗散值矩阵及固含率分布矩阵;
S3:基于各层湍流耗散值矩阵及固含率分布矩阵,计算固相颗粒湍流耗散值矩阵,并结合湍流耗散与水力剪切转化公式,将该轴向上各层固相颗粒湍流耗散矩阵转化为二维水力剪切矩阵,进而获得反应器中固相颗粒的整体水力剪切值矩阵。
2.根据权利要求1所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S1中所述RNG k‑ε湍流模型的建立和模拟过程,具体包括如下步骤:利用流体力学软件对悬浮床气液固三相流反应体系进行反应器模型建立;
设置反应器模型边界条件和初始条件;
根据反应器不同的构型、曝气强度、曝气头大小设定相应的运行参数。
3.根据权利要求1所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S2中,记轴线方向为Z向,与轴向方向垂直的两个方向为X向和Y向,且X向和Y向相互垂直;输出反应器内轴向上不同高度的二维湍流耗散图和二维固含率分布图,即逐层输出反应器内Z轴上不同位置的X‑Y二维湍流耗散图和X‑Y二维固含率分布图。
4.根据权利要求3所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S2中,图像扫描识别湍流耗散图,获得该轴向上各层湍流耗散值矩阵,具体包括:依次读取Z轴不同位置湍流耗散图中各XY坐标和RGB值,输出相应的RGB值矩阵;将矩阵中RGB值转为16进制HEX后,再次转换为10进制输出,获得10进制形式的RGB值矩阵;读取湍流耗散最高值和最低值,并记录其相应的RGB值,进而求解湍流耗散值与RGB值的对应函数;
通过RGB值矩阵,结合湍流耗散值与RGB值对应函数,将Z轴不同位置的RGB值矩阵转为湍流耗散值矩阵。
5.根据权利要求3所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S2中,图像扫描识别固含率分布图,获得该轴向上各层固含率分布矩阵,具体包括:依次读取Z轴不同位置固含率分布图中颗粒所在的XY坐标,将对应坐标处赋值为1,其他无颗粒处均赋值为0,从而形成固含率分布矩阵。
6.根据权利要求1所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S3中,固相颗粒湍流耗散值矩阵的获取,具体包括:将反应器内Z1断面湍流耗散值矩阵与固含率矩阵点乘得到固相颗粒的湍流耗散值矩阵,逐层计算即得到Z1‑Zn的固相颗粒湍流耗散值矩阵。
7.根据权利要求1所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S3中,利用以下计算公式将输出的湍流耗散值转化为固相颗粒所受的水力剪切值:‑1
式中:γ—水力剪切值,s ;
2 ‑3
ε—湍流耗散速率,cm·s ;
2 ‑1
ν—运动粘度,cm·s 。
8.根据权利要求1所述的悬浮床气液固三相流反应体系中固相颗粒水力剪切的获取方法,其特征在于,S3中,逐层导出反应器内轴向上二维固相颗粒水力剪切值矩阵,即输出Z1‑Zn的各层二维固相颗粒水力剪切值矩阵。