噴動(dòng)床內(nèi)流動(dòng)特性LBM-DEM耦合數(shù)值模擬.pdf

1、噴動(dòng)床具有氣、固接觸和傳熱效率高、流形簡(jiǎn)單、操作壓降低、便于處理熱敏物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。開展對(duì)噴動(dòng)床內(nèi)氣固兩相流的研究，對(duì)于噴動(dòng)床的設(shè)計(jì)和研究具有重要意義。數(shù)值模擬有效地克服了實(shí)驗(yàn)方法成本較高，不能有效地從微觀角度揭示顆粒運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理及理論分析模型建立復(fù)雜的缺點(diǎn)，成為研究噴動(dòng)床內(nèi)顆粒流動(dòng)特性的重要方法。
　　本文將格子Boltzmann方法與離散單元法相結(jié)合，氣相采用考慮孔隙率和氣固相對(duì)滑移速度對(duì)流場(chǎng)影響的修正的格子Boltzmann方

2、法求解，顆粒相采用離散單元法求解，氣固之間的耦合基于牛頓第三定律，并采用 Fortran語(yǔ)言編寫相關(guān)程序。采用編制的程序模擬了一股持續(xù)時(shí)間為0.006s的射流在鼓泡床中形成氣泡的演化過(guò)程，成功復(fù)現(xiàn)了單個(gè)氣泡的形成、長(zhǎng)大、上升和破裂過(guò)程，并與相關(guān)文獻(xiàn)比較，驗(yàn)證了程序和數(shù)值方法的正確性。然后模擬了噴動(dòng)床中顆粒的流動(dòng)過(guò)程，得到了流化過(guò)程序列圖、氣體和顆粒速度在床內(nèi)的分布、顆粒體積分?jǐn)?shù)沿床高和床寬的分布以及床內(nèi)顆粒的速度矢量。結(jié)果表明噴動(dòng)床內(nèi)存

3、在強(qiáng)烈的顆粒內(nèi)循環(huán)現(xiàn)象，且隨著射流速度的增加，顆粒運(yùn)動(dòng)更加劇烈，床層高度增加。中間噴動(dòng)區(qū)為稀相區(qū)，兩側(cè)環(huán)隙區(qū)為密相區(qū)，沿床高方向顆粒體積分?jǐn)?shù)逐漸減小。滯止區(qū)內(nèi)顆粒沒(méi)有矢量信息，幾乎不發(fā)生運(yùn)動(dòng)。最后模擬了噴動(dòng)床中顆粒的混合和分離過(guò)程，得到了顆粒混合和分離序列圖、軸向與徑向混合的比較、風(fēng)速對(duì)混合和分離過(guò)程的影響以及顆粒密度對(duì)混合和分離過(guò)程的影響。結(jié)果表明軸向混合主要由于顆粒的上下?lián)Q位，徑向混合主要由于顆粒的左右換位，軸向的混合效果優(yōu)于徑向混