管道内液固浆液输送的数值模拟

为了对管道内液固浆液输送的流动形态进行研究，建立了以颗粒动力学为基础的Euler Euler双
流体模型.在浆液流速大于临界沉积速度的情况下，模拟了不同浆液入口速度时的管道压力降，同时对管
道内浆液输送液固两相流进行了研究：当轴向位置与管径之比大于50时，管道内浆液流动处于充分发展
状态.此外还分析了在不同浆液速度下管道内液固两相的空间分布和浆液流动形态：在水平方向液相速度
分布和固体颗粒相速度分布呈对称状态；垂直方向液相速度分布和固体颗粒相速度分布由于重力影响，
不再呈对称状态.固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同，两者之间的滑移速度很小，可以忽略.计算
结果与实验值的比较表明，所建模型能有效地描述管道压力降和管道内浆液流动形态.     

基于高速动态显微测试的气泡矿化研究

研究使用改性后具有疏水性表面的玻璃微珠模拟矿物颗粒,利用高速动态摄像系统测量了颗粒与气泡间的碰撞、黏附,以及气泡液膜破裂,形成气-液-固三相体的微观过程.对颗粒滑动速度的分析表明:颗粒在接触气泡表面之前,速度逐渐增加直至达到沉降末速;当颗粒接触到气泡表面时,颗粒在两者间的液膜中滑动,表现为逐渐变慢;滑动过程中气泡液膜发生破裂,气-液-固三相接触,视觉上表现为颗粒突然陷入气泡表层,数值上表现为滑动速度出现一个跳跃点,即速度突然增大后再立即恢复到一定数值,随后在三相界面中继续滑动直至滞止在气泡底端.本文还探讨了不同药剂体系中颗粒在气泡表面的滑动行为.     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ε湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合．文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论．     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ｅ湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合，文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论。     

外加声场对气固流化床A类颗粒动力学影响的数值研究

在内径0.14 m,高1.6 m的气固流化床中,以空气和FCC颗粒为气相和固相,运用商业模拟软件Fluent 6.2,通过自编C语言程序,将声场模型与Fluent 6.2中的传统模型结合,研究了径向颗粒浓度分布、轴向压力波动均方根(pRMS)和颗粒温度,分析了声场对床内气固流动状态的影响。结果表明:鼓泡床密相区径向颗粒浓度呈抛物线分布,声场的加入增大了轴向颗粒浓度,减小了气泡尺寸;pRMS随声压级的增大而增大,说明气泡形成与破裂频率加快;颗粒温度也随声压级的增大而增大;模拟结果与实验值吻合较好。     

鼓泡流化床内稠密气固两相流大涡数值模拟

大涡数值模拟方法在单相流中已有较成熟的应用,在气固两相流应用中的模拟结果更接近实验结果。建立稠密气固两相流双流体大涡数值模拟(LESg-θ-LESp)模型,研究鼓泡流化床内气固两相流动特性,模拟观察到鼓泡流化床中气泡的长大、合并和破碎的运动过程。模拟结果得到了床内颗粒相时,均可解尺度速度和脉动速度等分布,与Yuu等实测结果相吻合;床内颗粒相时,均浓度分布,与Taghipour等实测结果相吻合。     

管内气固多相流动数值模拟方法的研究与实践(Ⅰ)

对气固多相流动的数值模拟的方法和描述气固多相流动特性的数学模型进行了较为详细的综合分析．通过分析发现：采用K－ε双方程模型描述气相湍流模型,应用SIMPLE算法计算气相速度场．然后采用FSRT模型、Lagrange法计算颗粒场特性,是一种行之有效的数值模拟管内气固多相流动的方法．     

气液固三相逆流化床内气泡行为的实验研究

应用自行开发的微电导探针技术,对气液固三相逆流化床内的气泡尺寸、气泡上升速度和气泡频率等气泡特性进行了系统研究,考察了床内气泡特性的轴径向分布规律及气液表观速度、液体黏度、固体加入量、颗粒密度及表面活性剂的加入等对气泡特性的影响规律。结果发现,随距离气体分布板的轴向距离增加或由床器壁向中心区域的距离增加,气泡大小和频率都增加,前者分布从窄变宽,后者相反。气泡上升速度与气泡大小的轴径向分布很相似。随固体加入量、颗粒密度增加或水中乙醇的加入,气泡大小和上升速度减小,气泡频率增加;随表观气速增加,三者都增加;随表观液速增加,气泡大小和频率增加,气泡上升速度减小;随液体黏度增加,气泡大小和上升速度增加,气泡频率减小。利用操作变量和流体物性对各气泡特性进行了关联。     

油基体系下天然气水合物浆液流动实验研究

在多相流管输体系下,水合物浆液在流动过程中会遇到崎岖不平的地形地貌,此时采用倾斜管道显得尤为重要。因此,研究了天然气水合物浆液在倾斜管内的流动特性对堵塞管路的影响。在低温高压可视水合物实验环路上,开展了油基体系下油＋天然气的水合物堵管实验,探究了初始压力、初始流量等因素对天然气水合物浆液流动和堵管时间的影响。同时,利用实时在线颗粒测试仪,对水合物生成、流动及堵管过程中水合物颗粒的微观变化进行了分析。结果表明,随着初始压力增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均缩短,天然气水合物堵管趋势增大;随着初始流量增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均延长,天然气水合物堵管趋势减小。对水合物生成至堵管的过程以及堵塞机理进行了分析。对油基体系下天然气水合物堵塞管路的研究结果表明,在油基体系下可以通过减小初始压力、增大初始流量来有效地减小天然气水合物堵塞管路的概率。研究结果可为维持和保证天然气水合物在管道中的安全流动提供理论参考及依据。     

鼓泡流化床气固两相流动特性数值模拟

为了研究鼓泡流化床内气固两相流动特性,采用数值模拟的方法,对Fushimi等人的冷态实验过程进行模拟,建立了合理的TBCFB气化炉气固两相流动系统模型,基于欧拉双流体模型,以ANSYS嵌套的FLUENT17. 0,作为数值模拟计算的基础平台,模拟TBCFB(三级流化床)气化炉系统中鼓泡流化床气固两相流动过程及分析其流动特性。结果主要分为3部分:鼓泡床表观速度对流动质量有重要影响,速度越低,越有利于床内气泡与床料充分接触;比较不同高度,不同配比两种颗粒温度变化特点,发现床层高度越高,颗粒温度越大;颗粒浓度增加,其颗粒温度降低,反之增加。     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。     

管式布风流化床密相区气固流动特性数值模拟

为了研究新型管式布风流化床密相区气固流动特性，对流化床内流动特性进行了数值模拟.运用基于颗粒动力学理论的欧拉－欧拉气固多相流模型和PC-SIMPLE算法，模拟得到了床内密相区不同工况条件下的气固流动特性，分析了气泡生成、长大和破灭过程，同时讨论了布风管小孔风速和管节距对流化质量的影响.计算结果表明：管式布风流化床具有内循环流化床的气固流动特性，气泡的生成初期具有一定的对称性质，在气泡长大到一定大小的时候，相邻的气泡会发生融合现象，减小布风管小孔风速或增加布风管的横向间距可能造成床层中间部分床料流化质量不高.     

聚丙烯环管反应器的流体力学模拟

采用颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型研究反应器内液固相的流动力学特性.通过fluent软件,采用标准k-ε模型描述流体的湍流状态、Gidaspow曳力模型描述流体的相互作用力,运用SIMPLE算法求解速度场.结果表明:在5~9m/s的浆液速度范围内,环管反应器直管段的固相体积分数分布均匀,弯管段的固相体积分数分布不均匀;浆液速度增大,其固相体积分数分布的非均匀性增加;当固相体积分数为0.35时,浆液密度为563~571千克/立方米.通过对速度场的分析可知,上升管中段的流速为6~7.5m/s,速度呈对称分布;下降管中段的流速为5~8m/s,速度呈非对称分布.计算结果与工厂实际生产情况接近,表明欧拉双流体模型能有效地描述环管反应器内浆液流动形态.     

径向直叶片湿式风机内气固两相流的数值模拟

利用FLUENT软件中离散相模型(DPM)和混合模型对径向直叶片湿式风机内部三维两相流场进行模拟.分析风机内部的气固二相的浓度、体积分数、速度矢量和压力等参数的分布,比较两模型在此次模拟中的优缺点.模拟结果表明,在入口粉尘浓度很低的情况下,固相颗粒的浓度分布与气流流向大致相符.DPM模型颗粒相浓分布和混合模型颗粒相体积分数分布的趋势基本一致.DPM模型在反映浓度局部分布时更加精确,而混合模型在描述整个流场的浓度分布时更加完整.模拟结果对径向直叶片湿式风机气、液、固三相流场和除尘机理的研究有指导意义.     

天然气水合物降压分解传热特性分析

天然气水合物广泛存在于海底和冻土等极地环境中,是未来潜在的新型天然气能源.降压开采天然气水合物适合于大规模工程应用,边界传热是影响天然气水合物分解速度的重要因素.研究了天然气水合物降压开采的控制机理,建立了二维开采模型,分析了实验室小尺度下不同边界传热条件对天然气水舍物降压开采过程中温度、压力、饱和度以及产气率变化的影响.结果表明,水合物降压开采需要边界能量输入,边界绝热时产气总量为完全分解时的1/36,边界温度越高,水合物分解越快,边界温度为277.45K时分解速度为275.45K时的2.5倍,产气率越快,但对产气总量影响不大.     

65t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动特性模拟

用数值模拟的方法,对65 t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动的特性进行分析。通过计算流体动力学软件Fluent,应用基于颗粒动理学理论的:Euler-Euler双流体模型,Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型和Gidaspow气固曳力模型数值计算了循环流化床气固两相流动过程,并对循环流化床炉内的颗粒速度分布、压力分布、颗粒体积分数及粒径分布进行分析,验证了循环流化床内循环流动特性。     

小型流化床干燥器气固流动和干燥的CPFD数值模拟

为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学(CPFD)理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu/Ergun模型和考虑颗粒球形度的Ganser模型结合.研究结果发现:两种曳力模型结合得到的模型可更准确地预判流化床中不同粒径段颗粒的分布位置;此外,颗粒干燥模型结果与实验结果吻合,流化风风速越大或风温越高,颗粒干燥时间越短.同时在气固流动方面揭示了流化床干燥器中颗粒的流动特性:粗颗粒集中在流化床底部,而细颗粒分布在流化床上部;颗粒直径越大,颗粒速度越小.研究验证了CPFD手段预测流化床干燥器中气固流动和干燥过程的潜力和可行性,为后续的工业化放大和结构优化打下了基础.     

气相体积对气浮池内气泡分布影响的数值模拟

气浮池的数值模拟研究有助于深人了解气浮池内的流场和气泡在流场中的运动状态以及流场对固液的分离效果,从而优化气浮池运行条件。文章借助GAMBIT软件对建立气浮池的几何模型进行网格划分,设置初始边界条件和两相流的模型,运用FLUENT软件,分析了气浮池内的流场以及气相体积对池内气泡分布的影响。结果表明:随着气浮池进水流量的减少,气浮池内水流流态逐渐变好,当气浮池进水流量为0.5 m~3/h时,池内水流流态较好;随着溶气压力的增大,气浮池中的气水比随之增大,但增大程度逐渐变缓;溶气压力为0.35~0.40 MPa时,释放的微气泡量可均布气浮池接触区和分离区,气泡与固体颗粒接触充分,固液分离效果较好,满足气浮工艺对气泡量的要求。     

应用LevelSet方法模拟三维气泡与液滴的运动

将LevelSet方法与ICE数值格式相结合,建立了求解含有运动界面的不可压缩气液两相流动问题的三 维模型及数值解法。应用所建立的模型和算法三维模拟了4种典型气泡和液滴的运动过程,包括气泡从单个喷 嘴生成和上升的过程,两个大小不同的空气气泡在水中自由上升时的相互作用过程,水滴下落冲击水面的过程 和水滴与颗粒正向等温碰撞过程。模拟结果表明,所建立的模型与算法能准确方便地捕捉到三维气泡和液滴界 面的破碎与融合等拓扑结构的变化,说明LevelSet方法是一种行之有效且大有前途的处理气液运动界面问题 的方法。     

循环流化床提升管内稠密固液湍流的流体动力学模拟

为揭示循环流化床内稠密固液两相流动特性,对反应器内稠密固液湍流进行了流体动力学模拟.在考虑颗粒碰撞的欧拉-欧拉双流体模型的基础上,通过研究相间拖拽力模型和颗粒碰撞恢复系数的影响,建立了描述循环流化床内稠密固液湍流的流体动力学模型,并利用模型预测了反应器提升管中高浓度颗粒速度、体积分数分布和湍流特性.预测结果与实验结果符合很好,表明理论模型和求解方法有效.