(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211071234.6 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 18号 (72)发明人 周佳恒　富敏华　邵俊捷　张昊泽　 刘冰心　潘晨驰　郭文福　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 郑海峰 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 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 (57)摘要 本发明提供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， 包括计算 流体力学模拟、 水力参数导出和固相颗粒水力剪 切值计算与结果输出。 计算流体力学模拟通过流 体力学软件模拟悬浮床三相流反应器流场， 并记 录各项水力学特性。 水力参数导出利用图像识别 技术， 以矩阵形式导出包含湍流耗散及固含率分 布在内的的各类水力参数信息。 固相颗粒水力剪 切值计算与结果输出基于湍流耗散及固含率矩 阵计算固相颗粒湍流耗散矩阵， 结合湍流耗散与 水力剪切转化公 式， 计算固相颗粒所受水力剪切 值， 并以矩阵形式输出结果。 该方法对于计算分 析复杂悬浮床三相流反应体系中固相颗粒的水 力剪切值具有计算准确度高， 可实现性强等特 点。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 115510774 A 2022.12.23 CN 115510774 A 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， S 3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 受的水力权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510774 A 2剪切值： 式中： γ—水力剪切值， s‑1； ε—湍流 耗散速率， cm2·s‑3； ν —运动粘度， cm2·s‑1。 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510774 A 3