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气固两相自由剪切流动的直接数值模拟和实验研究

众所周知,湍流问题是个世纪难题。经过众多科学家百余年来的艰辛探索,迄今为止这一问题尚未得到彻底解决。对于更加复杂和广泛存在的气固两相流动问题,人类势必需要付出更多的辛勤耕耘。传统上,对湍流和气固两相流的数值模拟研究主要采用的是基于雷诺平均的湍流模型和气固两相流模型。这样得到的数值解是一种近似的平均解,无法了解流动的瞬时特性,更无从深入探索气固两相流动的内在物理机制。另一方面,现代高性能计算机的出现和应用,为湍流和气固两相流的研究提供了一个新的思路—直接数值模拟(DNS)。它不引入任何湍流模型,而是通过数值求解完整的Naviver—Stokes方程组,能得到包括Kolmogorov微尺度脉动运动在内的所有湍流瞬时流动量在三维空间中的演变。从而为湍流和气固两相流的研究注入新的活力,带来新的发展机遇。在自然界和实际的工程应用中,气固两相自由剪切流动比较典型。对它的研究既有助于对湍流的根本机理和气固两相间相互作用机理的理解,又可以为相关  (本文共223页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安交通大学
西安交通大学

密相可压气固两相湍流流动的理论分析及其数值模拟

本文借助于不可压密相两相湍流流动及可压单相流动方面的研究成果,参照稀相、可压两相流的流动情况,考虑密相、湍流、可压两相流的特点,对此进行了理论分析及数值计算方面的研究。本文建立了考虑可压缩性影响的密相气固两相湍流的模型:气相为K f? εf,颗粒相为K p? εp?θp,并详细推导出适用于高低湍流雷诺数下的K k? εk?θp方程组,还讨论了方程组中各项的物理意义。比较全面系统地推导出含有18 个未知变量的密相可压气固两相湍流的封闭的偏微分方程组,其中考虑了变密度、变浓度和湍流的各向异性的影响,为流场的数值分析奠定了坚实的理论基础。建立了考虑浓度修正值的颗粒动力学压力修正方程和密度修正值的流体相压力修正方程,使其在较高颗粒浓度及变密度情况下也能适用,提出适用于密相可压气固两相湍流流动的CDIPSA 算法。以速度的协变分量为求解量,采用同位网格来实现速度与压力的关联。利用本文推导和建立的方程组以及提出的算法,编制了用于密相可压气固...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化工装备技术》1960年60期
化工装备技术

强化气固两相并流干燥传递过程的模型与计算

强化气固两相并流干燥传递过程的模型与计算江苏石油化工学院能源工程系袁卫顾平道石文卿对气固两相并流流动的干燥过程的强化方式进行了研究,对脉冲流动中气固两相的运动与传递方程提出了模型并进行了数值计算,同时对相同条件下直管型干燥器的干燥过程进行了计算与比较。实际应用结果表明,该计算模型能较好地反应气固两相并流流动干燥过程的规律。关键词干燥传递过程气固两相并流计算模型符号说明a—单位体积中物料之有效传热面积,m2/m3Cd—颗粒的阻力系数Cpm—物料比热,kcal/kg·h·℃(=4186.8J/kg·h·K)Tw—湿球温度,℃Tg,Tm—气体,物料温度,℃ug,um—气体,物料流速,m/sur—相对速度um-ug,m/sD—管径,mdp—颗粒平均粒径,mFd—颗粒受气体的曳力,NFfg,Ffm—气体,颗粒的磨擦阻力,Ng—重力加速度,m/s2G—气体流量,kg/hH—气体湿含量,kgH2O/kg干空气M—绝干物料流量,kg/hRd—干...  (本文共4页) 阅读全文>>

《化学反应工程与工艺》1988年02期
化学反应工程与工艺

聚式流化床中气固两相横向掺混情况的试验研究

前言‘刁 化肥工业中为了制取高HZ和co含量的原料气,冶金等工业中为了制取高发热值的燃料气,曾运用多种多样的煤气化方案。本文所述的煤的流态化气化方案是为了获得一种发热值在1 800大卡/标米“(、7.54MJ/标米“)左右的工业燃料气。分别进行了冷态和热态试验,扩大规模的试验也已结束,它们都证明了流化床中气相的横向掺混是很少的,而固相掺混却可以是十分剧烈的。 我们的气化方案是基于以下情况提出的:根据还原层气化反应所进行的研究表明,气化反应速度存在着极大的潜力,而迄今为止的各式各样的固定床气化方式,在提高气化反应速度上是受到了很大限制的。而流化床所具备的许多特点大大地提高了气化反应速度: 气化反应主要在煤的表面和气孔中进行,反应速度是传热、传质、气孔扩散以及化学反应这些参数的复杂函数。依传递定律,这些均与气固反应的固体表面积直接相关,即与煤的粒度有关。流化床中的煤粒子均较小,有很大的比表面积,这对气化反应大为有利。 另外,由于流化...  (本文共12页) 阅读全文>>

清华大学
清华大学

气固两相流动数值模拟及其非线性动力学分析

气固流态化技术在化工、石油化工以及能源等领域取得了许多重大的进展。近些年来,尤其以高速流态化过程如提升管和下行床的研究和应用倍受关注。但是,由于气固两相流动过程非常复杂,反应器的设计和放大目前仍依赖于经验或半经验。本论文使用先进的计算流体力学模拟和非线性分析的方法针对几个重要的流态化过程研究了系统的时均流动行为和瞬态脉动行为,从不同的角度深层次地揭示了气固两相流动过程。论文第一部分根据下行床中气固两相快速流动和颗粒浓度较高的特点,推导并建立了湍流气相-湍流颗粒相的气固两相流动模型(k-ε-θ-k_p)。该模型引入颗粒相动力学理论描述了颗粒碰撞产生的颗粒粘度和颗粒压力,并且综合考虑了气固两相湍流,即气相采用k-ε湍流模型描述,颗粒相采用k_p湍流模型,因此完善了对气固两相流动的模型描述。针对气固两相管流过程,本文提出的壁效应假设是气固两相反应器放大的一个新思路,即认为颗粒相以非弹性碰撞的机制在边壁处耗散能量,边壁只对近壁区流动产生...  (本文共207页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中南民族大学学报(自然科学版)》2012年02期
中南民族大学学报(自然科学版)

气固两相体放电对电力系统外绝缘的影响

气固两相体放电是指在大量固体颗粒物悬浮于气体中的放电现象[1,2].许多研究领域涉及到气固两相体放电,如沙尘暴起电现象、静电除尘、流化床等离子体反应器、电流体放电和多种恶劣天气(如雨、雪、雾或沙尘暴)下电力系统外绝缘等的研究.其中沙尘暴发生时,由于气流运动中沙尘颗粒间及沙尘颗粒与地床间的电荷交换使沙粒带上电荷,这些带电沙粒形成的空间电荷区对输电线路相间和导线对杆塔的空气间隙及绝缘子串表面放电特性产生影响.我国曾发生过由于沙尘天气而导致电力系统停电事故[3].沙尘天气下输电外绝缘问题一直影响着沙尘环境地区输电的发展,它是一个典型的气固两相体放电问题,研究其放电问题对于电力系统的安全运行和地区经济的发展有重大意义.美国的J.R.Laghari等[4]总结了沙尘污染的绝缘系统时,他们的研究认为沙尘的成分和粒径均对击穿有不同的影响,而导体颗粒极大地降低了击穿电压;沙特阿拉伯的M.I.Qureshi等[5,6]试验研究了冲击电压下沙尘存在...  (本文共6页) 阅读全文>>