磨豆浆也是技术活,气液固的“三相魔法”了解一下?

你一定听说了吧?

宁波诺丁汉大学理工学院杨晓钢教授团队的研究课题成功得到国家自然科学基金委(NSFC)和德国科学基金会(DFG)联合资助。

这是宁诺在NSFC自然科学基金该类型的国际合作项目上首次申请成功。项目总经费超过400万人民币,其中中方经费超过200万元。

到底是什么课题这么厉害???

《气液固三相流鼓泡反应器中介尺度气固相干,固液湍流与气泡诱导湍流耦合与调控》

有一种阅读体验叫做

“每一个字都认识,然而又有什么用呢?”。

通俗地说,这个课题就是要弄清楚三相鼓泡反应器中气液固三种相态之间的流动行为和相互作用机理。

我们日常生活中,也有很多气液固三相相互作用的例子。

比如磨豆浆。

要想豆浆磨得好,三相知识少不了

豆浆机工作时内部刀片高速旋转,会诱导其内部的空气、水和豆子发生复杂的相互作用,这就是典型的气-液-固三相共存。

若要确保豆子的研磨快速均匀又充分,就需要对三相流体进行研究,以优化豆浆机的结构。

懂了伐?

懂了的话我们再来看看稍微复杂一点的应用。

再比如工业品汽油生产的过程。

原油是液态,催化剂颗粒是固体,生产过程中还要通入气体鼓泡以促进搅拌与混合,提高传质反应效率,这也是一个气-液-固三相共存的例子。

气液固三相反应在现代化学工业中其实已经应用得十分广泛,而这些反应又主要在三相鼓泡反应器中完成。因此,构建一套能充分考虑气液固之间强相互作用的数值模拟模型和方法,以优化工业鼓泡反应器、开发高可靠性的多相流同步测量技术,具有十分重要的现实意义。这一研究项目的成果可以被用于化工、制药、食品和能源等行业,对人类生产和生活有深远影响。

当然,这也不是一般大脑能干的活儿,小编单单算下固体之间的作用力就已经心力交瘁了。试想一下,气固、气液、固液之间的作用力,仅仅颗粒和气泡之间就有曳力、附加质量力、压力、重力、浮力、横向升力、巴塞特力等,气泡的聚并与破碎对气液之间还有相互作用力和动量传递的影响,更不用说气液固三相混战的力量了……还是把难题留给科学家吧。项目背景

国家自然科学基金委员会(NSFC)与德国科学基金会(DFG)在多个领域共同征集和资助中德合作研究项目。2017年,评委会从563项项目中严格挑选了131项进行资助,《气液固三相流鼓泡反应器中介尺度气固相干,固液湍流与气泡诱导湍流耦合与调控》就是其中之一。

该项目由宁波诺丁汉大学理工学院机械、材料和制造工程系系主任杨晓钢教授和德国马格德堡大学的Martin Sommerfeld教授合作主持。两位教授的渊源可以追溯到杨晓钢教授攻读博士学位期间,当时杨教授的博士导师与Martin Sommerfeld教授已开展科研合作。

项目的中方成员除了杨教授还有李光博士、杨劼博士和任勇博士。在过去两年中,他们还陆续获得了国家自然科学基金青年项目、外国青年学者研究基金项目、面上项目和重大研究计划项目等多项科研基金。杨晓钢教授

杨晓钢教授从事流体动力学方面的研究已长达30年,研究领域涵盖计算流体动力学、多相流、能源技术、涡轮机械设计理论和流场测定。

他是工程系统建模和模拟(IJESMS)国际期刊的创始人和主编,並为超过20多种著名国际期刊审稿。

杨晓钢教授参与或主持过欧共体区域发展基金、威尔士政府KESS学者研究基金、威尔士政府LCRI SPARC研究项目、英国工程和物理科学研究资助委员会竞争研究基金、英国TCS研究项目、宁波市重大科技公关项目等多个国内外科研项目攻关,具有丰富的教学和科研经验,同时还是宁波市第六批“3315计划”创新人才。Martin Sommerfeld教授

Martin Sommerfeld教授是德国马格德堡大学机械工程系的教授,在多相流研究方面造诣深厚,是该领域国际知名专家。他的研究主要涉及离散多相流理论基础以及传递现象的物理本质。研究方法主要包括对多相流光学观测、直接数值模拟以及格子波尔兹曼方法模拟。

因其对多相流测量、建模以及数值计算的巨大贡献,Martin Sommerfeld 教授于1997年获得DECHEMA(德国生物化工协会)奖。

他是ERCOFTAC“离散两相流”组以及ProcessNet“计算流体力学”组主席。迄今已经发表170多篇期刊论文,190余篇会议论文以及多部极有影响力的学术著作,其中包括《Multiphase Flows with Droplets and Particles》和《ERCOFTAC Best Practice Guidelines for Computational Fluid Dynamics of Dispersed Multiphase Flows》。

- 本篇来源 -

文字来源:Fay Ma, Guang Li,

Selina Hu, Nico Tian

图片来源:杨晓钢

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