随机分布纤维束间纵向层流流动数值模拟

化工学报 ›› 2010, Vol. 61 ›› Issue (5): 1083-1088.

随机分布纤维束间纵向层流流动数值模拟

陈冰冰，高增梁，金伟娅

浙江工业大学化工机械设计研究所; 制药工程省部共建重点实验室（浙江工业大学）

出版日期:2010-05-05 发布日期:2010-05-05

Numerical simulation of axial laminar flow through randomly packed fiber bundle

CHEN Bingbing ，GAO Zengliang ，JIN Weiya

Online:2010-05-05 Published:2010-05-05

摘要/Abstract

摘要：

按层流流动理论，采用数值方法模拟了随机分布纤维束间纵向流动时的量纲1速度分布，讨论了中空膜组件中纤维的装填率φ对流动阻力系数fRe和纤维束间流量分布的影响，并得到了0.1≤φ≤0.7范围内的fRe与φ的关系式。模拟结果表明，对于随机分布的纤维束，纵向流动速度分布不均匀，存在明显的偏流现象;由Voronoi划分所得的子单元通道面积分布与流量分布存在一定的关系，装填率φ对此关系影响较小。流动阻力系数fRe明显小于相同装填率下纤维按正三角形排列时的数值，它的模拟值与Sullivant和Costello等的实验值基本一致，随装填率φ增大而增大。

关键词:

随机分布, 中空纤维, 阻力系数, 速度分布, 数值模拟

Abstract:

According to laminar flow theory，a numerical method is employed to simulate the non-dimensional velocity distribution of axial flow in the shell side of the hollow fiber module.The effects of the packing ratio φ on the flow volume distribution and the flow resistance coefficient fRe are discussed，and the relationship between fRe and φ in the range 0.1≤φ≤0.7 is obtained.The simulation reveals that the axial flow exhibits non-uniform velocity distribution and obvious channel flow in the randomly distributed fiber bundle.The flow area of the sub-cell tessellated by Voronoi method has a certain relationship with the flow volume distribution.However，the packing ratio φ shows little effect on this relationship.The flow resistance coefficient fRe in the randomly distributed fiber bundle，which increases with the packing ratio，is apparently smaller than that in right triangle array fiber bundles，and matches well with the experimental results of Sullivant and Costello,et al.

Key words:

随机分布, 中空纤维, 阻力系数, 速度分布, 数值模拟

陈冰冰, 高增梁, 金伟娅. 随机分布纤维束间纵向层流流动数值模拟 [J]. 化工学报, 2010, 61(5): 1083-1088.

CHEN Bingbing , GAO Zengliang , JIN Weiya. Numerical simulation of axial laminar flow through randomly packed fiber bundle[J]. CIESC Journal, 2010, 61(5): 1083-1088.

[1]	韩奎奎, 谭湘龙, 李金芝, 杨婷, 张春, 张永汾, 刘洪全, 于中伟, 顾学红. 四通道中空纤维MFI分子筛膜用于二甲苯异构体分离[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2468-2476.
[2]	陈晨, 王明明, 王志刚, 谭小耀. 镍基非对称中空纤维膜用于乙醇自热重整制氢[J]. 化工学报, 2021, 72(S1): 482-493.
[3]	王明兴, 赵欣, 王涛, 路姣姣, 赵之平. 低温水等离子体活化和表面接枝DMAE聚氯乙烯中空纤维膜研究[J]. 化工学报, 2020, 71(9): 4200-4210.
[4]	宋庆南, 张玉亭, 张春, 朱志良, 顾学红. 二乙胺导向合成中空纤维负载型SAPO-34分子筛膜[J]. 化工学报, 2019, 70(6): 2316-2324.
[5]	潘权稳, 王如竹. 热驱动的双模式冷电联供系统的性能分析[J]. 化工学报, 2018, 69(S2): 373-378.
[6]	刘羊九, 韩吉田, 王云山, 任天健. 直接接触式膜蒸馏用于处理含盐溶液的实验研究[J]. 化工学报, 2018, 69(S2): 246-251.
[7]	王鑫, 杨斌鑫. 耦合格子Boltzmann的聚合物结晶相场方法[J]. 化工学报, 2018, 69(S2): 193-199.
[8]	刘展, 冯雨杨, 雷刚, 厉彦忠. 低温液氧贮箱晃动过程热力耦合特性[J]. 化工学报, 2018, 69(S2): 61-67.
[9]	李斌, 张尚彬, 张磊, 滕昭钰, 王佑天. 基于LBM-DEM的鼓泡床内气泡-颗粒动力学数值模拟[J]. 化工学报, 2018, 69(9): 3843-3850.
[10]	周池楼, 陈国华. O型橡胶密封圈高压氢气环境中特性表征[J]. 化工学报, 2018, 69(8): 3557-3564.
[11]	姜鹏, 王琨, 谯敏, 李俊峰, 薛云翔, 黄卫星. 气液两相并流下行通过堆叠筛板填料的压降特性[J]. 化工学报, 2018, 69(8): 3373-3382.
[12]	吴道冬, 李菊香. 盐浴结构焦炉上升管换热器的传热特性[J]. 化工学报, 2018, 69(7): 2869-2877.
[13]	贾巍, 高启君, 吕晓龙, 陈华艳, 王暄, 董畅. PVDF中空纤维换热管亲/疏水组合表面强化蒸汽冷凝传热[J]. 化工学报, 2018, 69(7): 2935-2943.
[14]	崔海超, 陈仙辉, 王城, 夏维东. 等离子体法炭黑工艺与炉法炭黑工艺的(火用)对比分析[J]. 化工学报, 2018, 69(7): 2815-2821.
[15]	甘云华, 王建钦, 梁嘉林. 基于热管的圆柱形电池包冷却性能分析[J]. 化工学报, 2018, 69(5): 1964-1971.