技術(shù)特征：

1.采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：其包括如下步驟：

步驟S1：確定篩板萃取塔物理模型，包括所述物理模型的幾何結(jié)構(gòu)，連續(xù)相和分散相組成及計(jì)算區(qū)域；

步驟S2：建立篩板萃取塔三維計(jì)算歐拉-歐拉兩相流模型，獲得質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程；

步驟S3：采用低雷諾數(shù)湍流模型來封閉納維-斯托克斯方程；

步驟S4：確定求解步驟S2所述三維計(jì)算歐拉-歐拉兩相流體模型的邊界條件和初始條件；

步驟S5：對其流體力學(xué)基本方程在計(jì)算域上進(jìn)行離散化；

步驟S6：求解步驟S2所述的質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程，獲得篩板萃取塔每個(gè)網(wǎng)格單元的流場數(shù)據(jù)；

步驟S7：判斷步驟S6獲得的每個(gè)網(wǎng)格單元的流場數(shù)據(jù)是否都小于收斂殘差；如果是，則執(zhí)行步驟S8，否則，重新確定邊界條件和初始條件或網(wǎng)格單元的疏密程度，返回執(zhí)行步驟S4；

步驟S8：利用粒子成像測速技術(shù)測量萃取塔的實(shí)際流場，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整與反饋，最終確定實(shí)用性模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：所述步驟S1中篩板萃取塔計(jì)算區(qū)域?yàn)楹Y板萃取塔萃取區(qū)域的二維剖面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：所述步驟S2中建立篩板萃取塔萃取區(qū)域三維計(jì)算域歐拉-歐拉兩相流體模型，獲得質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程，具體為：

每一相的運(yùn)動(dòng)由各自對應(yīng)的質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程控制；

(1)各相的質(zhì)量守恒方程亦即連續(xù)方程，如下所示：

連續(xù)相的質(zhì)量守恒方程為：

$\frac{\∂}{\∂t}\left({\mathrm{\ρ}}_c{\mathrm{\φ}}_c\right)+\▿\·\left({\mathrm{\ρ}}_c{\mathrm{\φ}}_c{u}_c\right)=0---\left(1\right)$

分散相的質(zhì)量守恒方程為：

$\frac{\∂}{\∂t}\left({\mathrm{\ρ}}_d{\mathrm{\φ}}_d\right)+\▿\·\left({\mathrm{\ρ}}_d{\mathrm{\φ}}_d{u}_d\right)=0---\left(2\right)$

其中，φ表示相的體積分?jǐn)?shù)，ρ表示相的密度，單位為kg/m³，u表示相的速度，單位為m/s，c,d分別表示連續(xù)相和分散相變量；

并且連續(xù)相的體積分率和分散相的體積分率滿足兼容性條件：

φ_c+φ_d＝1 (3)

連續(xù)相和分散相質(zhì)量守恒方程可以簡化為：

連續(xù)相的質(zhì)量守恒方程為：

$\frac{\∂}{\∂t}\left({\mathrm{\φ}}_c\right)+\▿\·\left({\mathrm{\φ}}_c{u}_c\right)=0---\left(4\right)$

分散相的質(zhì)量守恒方程為：

$\frac{\∂}{\∂t}\left({\mathrm{\φ}}_d\right)+\▿\·\left({\mathrm{\φ}}_d{u}_d\right)=0---\left(5\right)$

方程(4)和方程(5)疊加得：

$\▿\·({\mathrm{\φ}}_d{u}_d+u_c(1-{\mathrm{\φ}}_d\left)\right)=0---\left(6\right)$

控制兩相質(zhì)量守恒，歐拉-歐拉模型求解方程(5)和(6)，方程(5)用來計(jì)算分散相的體積分?jǐn)?shù)；

(2)各相的動(dòng)量守恒方程，如下所示：

連續(xù)相的動(dòng)量守恒方程為：

${\mathrm{\ρ}}_c{\mathrm{\φ}}_c\[\frac{\∂}{\∂t}\left(u_c\right)+u_c\▿\·\left(u_c\right)\]=-{\mathrm{\φ}}_c\▿p+\▿\·\left({\mathrm{\φ}}_c{\mathrm{\τ}}_c\right)+{\mathrm{\φ}}_c{\mathrm{\ρ}}_{c}g+F_{m,c}+{\mathrm{\φ}}_c{F}_c---\left(7\right)$

分散相的動(dòng)量守恒方程為：

${\mathrm{\ρ}}_d{\mathrm{\φ}}_d\[\frac{\∂}{\∂t}\left(u_d\right)+u_d\▿\·\left(u_d\right)\]=-{\mathrm{\φ}}_d\▿p+\▿\·\left({\mathrm{\φ}}_d{\mathrm{\τ}}_d\right)+{\mathrm{\φ}}_d{\mathrm{\ρ}}_{d}g+F_{m,d}+{\mathrm{\φ}}_d{F}_d---\left(8\right)$

其中，p表示混合壓力，對于兩相認(rèn)為是相等的，單位為Pa；τ表示相粘性應(yīng)力張量，單位為Pa；g表示重力加速度矢量，單位為m/s²；F_m表示相間動(dòng)量傳遞項(xiàng)，即一相施加另一相的體積力，單位為N/m³；F表示其他體積力，單位為N/m³；

流體為牛頓性流體，粘性應(yīng)力張量被定義為：

${\mathrm{\τ}}_c=({\mathrm{\μ}}_C+{\mathrm{\μ}}_T)(\▿u_c+{\left(\▿u_c\right)}^T-\frac{2}{3}(\▿\·u_c\left)I\right)-\frac{2}{3}{\mathrm{\ρ}}_{c}kI---\left(9\right)$

${\mathrm{\τ}}_d=({\mathrm{\μ}}_D+{\mathrm{\μ}}_T)(\▿u_d+{\left(\▿u_d\right)}^T-\frac{2}{3}(\▿\·u_c\left)I\right)-\frac{2}{3}{\mathrm{\ρ}}_{c}kI---\left(10\right)$

其中，μ表示相動(dòng)態(tài)粘度，單位為Pa·s；

當(dāng)體積分?jǐn)?shù)趨于零時(shí)，方程(7)和方程(8)除以相對的體積分?jǐn)?shù)即：

${\mathrm{\ρ}}_c\frac{\∂}{\∂t}\left(u_c\right)+{\mathrm{\ρ}}_c{u}_c\▿\·\left(u_c\right)=-\▿p+\▿\·\left({\mathrm{\τ}}_c\right)+\frac{\▿{\mathrm{\φ}}_c{\mathrm{\τ}}_c}{{\mathrm{\φ}}_c}+{\mathrm{\ρ}}_{c}g+\frac{F_{m,c}}{{\mathrm{\φ}}_c}+F_c---\left(11\right)$

${\mathrm{\ρ}}_d\frac{\∂}{\∂t}\left(u_d\right)+{\mathrm{\ρ}}_d{u}_d\▿\·\left(u_d\right)=-\▿p+\▿\·\left({\mathrm{\τ}}_d\right)+\frac{\▿{\mathrm{\φ}}_d{\mathrm{\τ}}_d}{{\mathrm{\φ}}_d}+{\mathrm{\ρ}}_{d}g+\frac{F_{m,d}}{{\mathrm{\φ}}_d}+F_d---\left(12\right).$

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：連續(xù)相動(dòng)態(tài)粘度μ_C與分散相動(dòng)態(tài)粘度μ_D，兩個(gè)相互滲透相的動(dòng)態(tài)粘度的默認(rèn)值用混合黏度來表達(dá)：

μ_C＝μ_D＝μ_m (13)

其中，

${\mathrm{\μ}}_m={\mathrm{\μ}}_c{(1-\frac{{\mathrm{\φ}}_d}{{\mathrm{\φ}}_{d,max}})}^{-2.5{\mathrm{\φ}}_{d,\max }\frac{{\mathrm{\μ}}_d+0.4{\mathrm{\μ}}_c}{{\mathrm{\μ}}_d+{\mathrm{\μ}}_c}}---\left(14\right)$

μ_c(Pa·s)表示連續(xù)相動(dòng)態(tài)粘度，單位為Pa·s；φ_d表示分散相體積分?jǐn)?shù)，μ_m為混合動(dòng)態(tài)粘度，其中，φ_d,max＝1。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：相間動(dòng)量傳遞項(xiàng)F_m，即一相施加另一相的體積力，對于液液兩相流，存在曳力、虛擬質(zhì)量力、升力，其中最重要的力是曳力，虛擬質(zhì)量力和升力相對于曳力忽略不計(jì)，在動(dòng)量方程中曳力通過如下定義：

F_drag,c＝-F_drag,d＝βu_slip (15)

其中β是曳力系數(shù)，u_slip滑移速度定義為：

u_slip＝u_d-u_c (16)

對于稀流體，曳力系數(shù)被定義為：

$\mathrm{\β}=\frac{3{\mathrm{\φ}}_d{\mathrm{\ρ}}_c{C}_d}{4d_d}\left|u_{slip}\right|---\left(17\right)$

其中C_d為阻力系數(shù)，液液兩相的阻力系數(shù)C_d由Schiller-Naumann曳力模型獲得，如下：

$C_d=\left\{\begin{array}{cc}24\left(1+0.15{\mathrm{Re}}^{0.687}\right)/\mathrm{Re}& \mathrm{Re}\≤1000\\ 0.44& \mathrm{Re}\>1000\end{array}\right.---\left(18\right).$

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：動(dòng)量源項(xiàng)F為其他體積力，分散相在連續(xù)相中相對運(yùn)動(dòng)受到浮力F_d作用，浮力通過如下定義：

F_d＝ρ_cg (19)

其中ρ_c表示連續(xù)相密度，ρ_c的單位為kg/m³。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：湍流動(dòng)力粘度利用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算，

${\mathrm{\μ}}_T={\mathrm{\ρC}}_{\mathrm{\μ}}\frac{k^2}{\mathrm{\ϵ}}---\left(20\right)$

其中，k表示湍動(dòng)能，ε表示湍動(dòng)能耗散率；

湍動(dòng)能k通過如下求得：

$\mathrm{\ρ}\frac{\∂k}{\∂t}+\mathrm{\ρ}(u_m\·\▿)k=\▿\·\[({\mathrm{\μ}}_m+\frac{{\mathrm{\μ}}_T}{{\mathrm{\σ}}_k})\▿k\]+P_k-\mathrm{\ρ}\mathrm{\ϵ}---\left(21\right)$

湍動(dòng)能耗散率ε通過如下求得：

$\mathrm{\ρ}\frac{\∂\mathrm{\ϵ}}{\∂t}+\mathrm{\ρ}(u_m\·\▿)\mathrm{\ϵ}=\▿\·\[({\mathrm{\μ}}_m+\frac{{\mathrm{\μ}}_T}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ϵ}}})\▿\mathrm{\ϵ}\]+C_{\mathrm{\ϵ}1}\frac{\mathrm{\ϵ}}{k}{P}_k-C_{\mathrm{\ϵ}2}\mathrm{\ρ}\frac{{\mathrm{\ϵ}}^2}{k}---\left(22\right)$

湍流動(dòng)能源項(xiàng)：

$P_k={\mathrm{\μ}}_T\[\▿u_m:(\▿u_m+{\left(\▿u_m\right)}^T)-\frac{2}{3}{(\▿\·u_m)}^2\]-\frac{2}{3}\mathrm{\ρ}k\▿\·u_m---\left(23\right)$

其中，ε表示湍動(dòng)能耗散率，u_m表示混合速度，C_ε1＝1.44，C_ε2＝1.92，C_μ＝0.09，σ_κ＝1，σ_ε＝1.3，k_v＝0.41。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：所述步驟S4中求解三維計(jì)算歐拉-歐拉兩相流體模型的邊界條件和初始條件為：篩板萃取塔連續(xù)相和分散相進(jìn)口均采用速度進(jìn)口，采用一個(gè)壓力出口和一個(gè)速度出口，初始時(shí)塔內(nèi)充滿連續(xù)相。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用低雷諾數(shù)湍流模型計(jì)算篩板萃取塔液液流場的方法，其特征在于：所述步驟S7中收斂殘差為1×10^-4。