鼓泡流化床氣固兩相流顆粒行為數值模擬研究.pdf

1、流化床系統(tǒng)是利用固體流態(tài)化技術,使顆粒懸浮于流體介質中而改變顆粒之間的接觸形式,使顆粒具有擬流體性質的工業(yè)設備。流化床最早出現于化工工業(yè),隨后引入能源行業(yè),并引發(fā)了巨大的技術變革。鼓泡流化床是流化床設備中重要的一類,在能源、化工、冶金、制藥和生物工程等行業(yè)內具有廣泛的應用,對鼓泡流化床運行機理的探索一直是研究的熱點。
　　經過近幾十年的發(fā)展,鼓泡流化床內氣固兩相流動的研究已經取得了初步的成果,并得到了流場結構及部分顆粒動力學特性,

2、奠定了一定的理論基礎。隨著研究的深入,更多的問題呈現了出來,比如對顆粒小尺度上的動力學特性的研究及相關模型參數的影響等。本文針對以上問題進行了相關的模擬研究,主要分析了顆粒的動力學特性。
　　本文依據歐拉-拉格朗日模型的基本原理,建立了氣固兩相流動的計算模型,氣相采用連續(xù)模型,直接求解體積平均的納維-斯托克斯方程,并加入大渦模擬方法,對Smagorinsky亞格子模型中的Smagorinsky常量進行了改進,采用函數形式的Smag

3、orinsky常量;固相采用離散顆粒硬球模型,并研究了單組份和雙組份固相在鼓泡流化床內的不同顆粒行為。對顆粒平移和旋轉動力學特性進行了分析,著重研究了顆粒的平移和旋轉速度脈動情況,考察了入口空氣速度、床層高度、雙組份固相份額和不同彈性恢復系數等參數對顆粒動力學特性的影響。
　　對單組份固相的鼓泡流化床氣固兩相流動的模擬結果顯示,采用歐拉-拉格朗日法的離散顆粒模型(DPM)模擬并選用Beetstra曳力模型和0.97的法向彈性恢復系

4、數的模擬結果與Müller等人的實驗結果符合較好,而不同的模型參數對顆粒的動力學特性具有不同的影響:曳力模型主要影響顆粒的宏觀運動特性,表觀氣速全面影響顆粒的運動特性,而法向彈性恢復系數對顆粒運動特性雖然有較大影響,但規(guī)律性不強。
　　對雙組份固相的鼓泡流化床氣固兩相流動的模擬結果表明,采用歐拉-拉格朗日法進行模擬,固相應用離散顆粒硬球模型,氣相采用大渦模擬方法,其中Smagorinsky亞格子模型應用了變化的Smagorinsk