細(xì)顆粒噴動(dòng)床流體力學(xué)特性的數(shù)值分析.pdf

1、迄今為止，對(duì)于細(xì)顆粒噴動(dòng)現(xiàn)象尚未進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。為此，本文擬采用歐拉-歐拉雙流體模型對(duì)柱錐型噴動(dòng)床內(nèi)細(xì)顆粒噴動(dòng)的流體動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值分析。應(yīng)用曳力模型描述氣固相間作用，并運(yùn)用顆粒動(dòng)理學(xué)理論對(duì)固相動(dòng)量守恒方程中的固相壓力和固相黏度進(jìn)行封閉?？紤]到噴動(dòng)床內(nèi)的稠密氣固流動(dòng)，建模中還考慮了顆粒摩擦應(yīng)力?；谏鲜鰯?shù)學(xué)模型，研究考察了封閉方程和相關(guān)參數(shù)以及網(wǎng)格尺度、時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)模擬結(jié)果的影響，并采用數(shù)值模擬方法對(duì)噴動(dòng)床幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)對(duì)細(xì)顆

2、粒噴動(dòng)行為的影響進(jìn)行了討論。模擬得到了細(xì)顆粒在噴動(dòng)床內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)特性，比如流型轉(zhuǎn)變、濃度場(chǎng)分布、速度場(chǎng)分布、壓力場(chǎng)分布等，并將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果進(jìn)行了比較分析。
　　 在對(duì)曳力模型進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，與采用Wen&Yu模型、Gidaspow模型以及Syamlal-O'Brien模型這三種氣固曳力模型得到的流型相比，在使用Schiller& Naumann曳力模型對(duì)細(xì)顆粒噴動(dòng)行為進(jìn)行模擬時(shí)得到的流型更穩(wěn)定，其原因

3、可能和噴動(dòng)床幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。在對(duì)摩擦應(yīng)力模型進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，與未采用摩擦應(yīng)力模型的結(jié)果相比，在采用Jackson& Jackson摩擦應(yīng)力模型或者Schaeffer摩擦應(yīng)力模型時(shí)，模擬得到的噴射區(qū)顆粒速度及空隙率均有所提高。由此說(shuō)明，摩擦應(yīng)力對(duì)細(xì)顆粒在噴射區(qū)的流體動(dòng)力學(xué)行為也有顯著影響，而對(duì)于粗顆粒，其影響僅限于環(huán)隙區(qū)。由模擬結(jié)果還可得知，與粗顆粒噴動(dòng)類(lèi)似，顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)和最大填充率對(duì)細(xì)顆粒噴動(dòng)模擬結(jié)果也都有很大影響。因此，對(duì)于缺乏實(shí)驗(yàn)

4、數(shù)據(jù)的研究體系，在對(duì)細(xì)顆粒噴動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，預(yù)測(cè)合理的恢復(fù)系數(shù)和最大填充率就顯得至為重要。
　　 模擬結(jié)果顯示，噴動(dòng)床幾何結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)顆粒噴動(dòng)影響顯著。要形成穩(wěn)定噴動(dòng)，顆粒直徑、噴嘴直徑及床體直徑三者之間必須相互協(xié)調(diào)，并滿(mǎn)足一定條件，一般對(duì)細(xì)顆粒體系的要求比粗顆粒體系更為苛刻。但是由結(jié)果可知，對(duì)于細(xì)顆粒即使?jié)M足穩(wěn)定噴動(dòng)的條件也不一定能形成穩(wěn)定噴動(dòng)。而對(duì)于噴動(dòng)床結(jié)構(gòu)與顆粒物性未能?chē)?yán)格滿(mǎn)足噴動(dòng)條件的體系，加裝導(dǎo)向管可能使細(xì)顆粒更容