为解决发酵中大量泡沫导致的工作体积减小、环境污染等问题,研制出一种环保生物发酵除泡器,用纯机械的拉瓦尔结构达到无污染、高除泡效率的目的.通过三维共轭有限体积模拟,比较了传统螺旋式和拉瓦尔式除泡器结构在同等工作条件下的进口流速和负压性能.针对拉瓦尔结构进行了参数分析,利用ANSYS Workbench进行了响应面和敏感度分析,并进行了优化.结果表明相较于螺旋式除泡器,以拉瓦尔结构为核心的除泡器泡沫进口处平均气体流速提高了2~4倍,入口平均负压提高了57~599 Pa;拉瓦尔结构的最佳喉部半径为5 mm,压缩段长度50 mm,扩张段长度85 mm.采用拉瓦尔结构除泡器有望推动生物发酵行业低能耗、零排放,助力"双碳"目标的实现.

本文首先介绍了SPH方法,然后阐述了当前仿真算法的局限性,最后提出了一种使用预估的全局压强与局部压强来代替传统算法中的迭代求压强的改进算法。本文提出的改进型算法的主要思想是对缸体内的流体使用预估的全局压强与局部压强来代替传统算法中的迭代求压强的过程。在受密度变化影响较小的粒子处使用预估的全局压强克服了传统算法压力传递过慢的问题,在受密度变化影响较大的地方使用局部压强来提升系统的稳定性。