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管内气固两相流动的实验和模拟计算

本文基于气固两相流动模型计算循环流化床内的流动.颗粒动理学方法模拟颗粒相湍动.采用γ-射线密度计和非  (本文共3;页) 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

流化床内稠密气固两相流动机理的CFD-DEM耦合研究

稠密气固两相流动广泛存在于能源、化工、冶金等工业应用过程中,对其深入研究既有助于对固相输运特性以及气固两相间相互作用机理的揭示,也能为工程实际中密相设备的设计和放大提供指导。本文在欧拉-拉格朗日耦合框架下,发展了可对复杂结构床体内稠密气固两相流动进行大规模并行计算的计算流体力学耦合离散单元法(CFD-DEM)模拟平台,其中对流体运动的求解在计算网格尺度进行,而固相运动的求解则在颗粒尺度层面对每个颗粒运动轨迹进行跟踪。同时,将稠密两相流动中气固之间对流换热以及颗粒之间导热传热耦合进计算框架,并加入了预测管壁磨损分布的子模块。基于该计算平台,对几种工业过程中典型密相流化设备内两相流动机理进行了分析;同时,借助于离散单元法追踪颗粒的优势,从颗粒尺度层面对固相的重要运动特性进行研究。研究内容主要包含以下三个部分:第一部分为三维鼓泡流化床内气固输运特性以及埋管传热和磨损机理研究。首先对三维鼓泡流化床内气固两相运动及其与气泡之间的交互进行了...  (本文共309页) 本文目录 | 阅读全文>>

辽宁工程技术大学
辽宁工程技术大学

煤粉干燥管内气固两相流动的数值模拟与实验研究

我国褐煤资源丰富,高含湿量的褐煤直接用于燃烧,不仅锅炉燃烧不稳定,而且电厂效率也很低;高水分使褐煤只能在当地使用,不能长距离运输,这样极大地限制了褐煤的开采规模。因此,开发先进的褐煤干燥技术和设备,对于提高褐煤市场竞争力,降低发电成本具有重要意义。本文从理论模型、数值模拟和实验研究三个方面分析研究了煤粉干燥管内气固两相流动的特性。基于两相流理论,提出了含湿煤粉颗粒气流干燥过程的三维数学模型,模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化。利用软件FLUENT6.2对煤粉干燥管内气固两相流流场进行了数值模拟,得到了气固两相流动的温度场、压力场、速度场分布以及煤粉颗粒在干燥管内的分布情况,分析了干燥过程中影响煤粉含湿量的因素,为煤粉干燥提供了理论依据,并在实验中得到了证实,从而对工业生产具有重大的指导意义。  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

循环流化床颗粒团聚作用的气固两相流动数值模拟

在气固两相流动中,气体和颗粒之间的相互作用力主要包括曳力、压力梯度力、虚拟质量力、Basset力、Magnus力、Saffman力以及热泳力等。其中,曳力是最重要的气固相间作用力。目前,对气固相间曳力的研究已经成为气固两相流动研究的热点。然而由于气固相间的相互作用十分复杂,对气固相间曳力的理论分析仍然具有提高和改进之处。在双流体模型中,气固相间曳力的计算主要采用基于系统平均化方法提出的曳力模型,然而研究结果表明在循环流化床稠密气固两相流动中,颗粒存在非均匀流动结构。因此,有必要完善和发展基于颗粒多尺度结构特征的气固相间曳力模型并应用于稠密气固两相流动的数值模拟。基于气体分子动力学的Boltzmann方程,引入单松弛的BGK碰撞算子,推导出计算气体流动的LBGK模型。同时,引入格子粒子与颗粒之间的动量交换来考虑气固相间的作用力。固体颗粒的运动由牛顿第二定律计算得到。壁面采用具有二阶计算精度的半步长反弹边界条件。建立了适用于气固两相...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

稠密气固两相流动的颗粒相二阶矩模型及数值模拟研究

气固两相流动现象广泛存在于化工、电力、冶金、食品、制药等领域中,深入认识和掌握气固两相流动的内在机理和规律有着重要的实际意义。随着计算机技术和计算方法的不断发展,数值模拟已成为气固两相流动研究的主要方法之一。但是由于气固系统本身的复杂性,气固两相流动模拟的理论模型仍然有许多值得改进和提高之处。目前常用的颗粒动理学模型中,仅引入了颗粒温度来描述颗粒速度脉动的强弱,忽略了颗粒速度脉动的各向异性;然而现有的研究表明颗粒速度脉动呈现出较强的各向异性,因此,有必要发展颗粒相二阶矩模型并应用于气固两相流动模拟。基于颗粒动理学基本原理,本文推导了表征颗粒速度脉动各向异性的二阶矩输运方程,对其中颗粒相本构模型采用动理学方法封闭,对颗粒脉动速度三阶矩分别采用初等输运理论和线性理论进行封闭,建立了适用于稠密气固两相流动模拟的颗粒相二阶矩模型。采用颗粒-壁面碰撞的法向和切向弹性恢复系数,应用动理学方法,推导了颗粒相速度和颗粒脉动速度二阶矩的壁面边界条...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学
中国石油大学

催化裂化三旋内部气固两相流动分析

旋风分离器是利用含尘气体旋转时所产生的离心力将粉尘从气流中分离出一种干式气固分离设备。由于其具有结构简单、高效、能承受高温高压等优点,已经广泛应用于能源、化工、冶金、环保等众多领域。立置多管式三旋的核心部件是轴流导叶式旋风管,针对导叶式旋风管对于5 m的颗粒除尘效率较低的缺点,利用数值计算和实验为手段,结合理论解析方法,用发展中的现代多相流理论、湍流原理、计算流体动力学理论为指导,对其内部气固两相流动、分离机理和压力损失等性能特性进行深入分析。首先,为更好了解导叶式旋风管内部气相流动机理,利用理论解析方法和数值模拟方法对旋风管内部气相流场及压力场进行分析。其中,从柱坐标系下的Navier-Stokes方程和连续性方程出发,建立导叶式旋风管分离柱内旋风流场涡旋流动的精确解,采用无粘性流体假设,对于流场内部进行较为全面的求解。给出了径向速度、切向速度和轴向速度的表达式,以及压力梯度与静压的解析解。利用先进计算流体动力学(Comput...  (本文共159页) 本文目录 | 阅读全文>>