强化悬浮式分解炉内气固两相流场的数值模拟

以强化悬浮式分解炉(reinforced suspension precalciner,RSP)为研究对象,对气相采用重整化群(renormalization group,RNG)k-ε双方程模型,对颗粒相采用随机颗粒轨道模型.考虑气固两相之间的耦合作用,采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,对分解炉内的气固两相三维流场进行数值模拟,得到分解炉内的流场分布和颗粒运动轨迹,为分析分解炉内气固两相的运动规律提供有利信息.     

双喷腾分解炉内气固两相流场的数值模拟

对水泥工业中广泛应用的双喷腾分解炉内的气固两相流场进行了数值模拟，气相在Euler坐标系下采用κ-ε双方程模型表示，固相颗粒在Lagrange坐标系下采用随机轨道模型表示。模拟的结果预测了分解炉内气固两相流场的运动规律，为分析双喷腾分解炉内的气固运动规律和预测固体颗粒在炉内的停留时间提供了有利信息。     

提升管内气固两相双组分颗粒流动的离散颗粒硬球模型的模拟

基于离散颗粒(DPM)硬球模型,数值模拟提升管内双组分颗粒气固两相湍流流动行为。应用Vreman的亚格子尺度（SGS）模型模拟气体湍流,建立考虑不同颗粒加速度效应的两颗粒碰撞最小时间计算模型。数值模拟预测了大颗粒和小颗粒的速度和浓度分布。研究结果表明小颗粒具有高的轴向速度和脉动速度,而大颗粒具有低的轴向速度和脉动速度。在床中心区域,小颗粒轴向速度分布出现3个峰值,对于大颗粒轴向速度仅出现两个峰值。在壁面区域大颗粒和小颗粒速度均出现两个峰值。沿床径向方向呈现床中心颗粒浓度低、壁面区域颗粒浓度高的环核流动结果。随着表观气速的增大,颗粒浓度沿径向和床高分布趋于均匀。在床中心区域模拟计算轴向颗粒速度、颗粒浓度和RMS速度与文献实验结果相吻合。在提升管内气体湍流对小颗粒流动具有一定的影响,颗粒间碰撞作用对颗粒相流动的影响大于气相湍流的影响。     

水泥生料在模拟分解炉内分解特性的研究

用悬浮态气－固反应动力学试验装置模拟工业分解炉，进行了物料种类、温度、气氛中ＣＯ２含量、颗粒粒径和配合料（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３）等因素对石灰石、生料粉的分解特性影响的试验研究。提出了悬浮态下碳酸钙分解反应受晶核形成与生长控制；反应末期存在准终态和终态的分解率；物料发解反应综合指标（即易分解性指数）等新概念。并对动力学参数用于分解炉设计和操作进行了有益的探讨。     

循环流化床多组分颗粒气固两相流动模型和数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑多组分颗粒中颗粒组分与颗粒组分、颗粒组分内颗粒之间的相互作用以及气体与颗粒之间的相互作用,提出多组分颗粒非等温颗粒气固两相流动模型.以颗粒压力、径向分布函数、黏度、颗粒碰撞耗散等耦合各颗粒组分间和颗粒间的相间作用.采用大涡模拟方法模拟气相湍流流动.提出了多组分颗粒的径向分布函数计算方法.对循环流化床上升管中双组分颗粒气固两相流动特性进行了数值模拟,模拟结果揭示了上升管中双组分颗粒气固两相流动的环-核流动结构,得到了平均颗粒粒径的轴向和径向分布规律,计算结果与文献中实验结果相吻合.     

ILC型预分解炉内气固两相运动规律的研究

较详尽地研究了丹麦Smidth公司ILC型分解炉的气体三维流场、物料浓度分布及停留时问分布和分解炉阻力特性。探讨了炉中气流及物料的运动规律。研究表明,该分解炉虽结构简单、布置方便、阻力损失低,但炉内气流的运动不合理,致使物料及煤粉停留时间短,燃烧及反应环境欠佳,容积效率低,对低劣质燃料适应性较差。     

大涡模拟方法模拟鼓泡床内气固两相流动

采用大涡模拟（LES）方法模拟气相湍流,颗粒动理学方法考虑颗粒相碰撞产生的动量和能量传递和耗散,采用颗粒相大涡模拟方法（LESp）模拟颗粒脉动导致的能量耗散,同时考虑介观尺度对颗粒相压力的影响,建立了气体-颗粒LES-θ-LESp双流体模型,研究鼓泡流化床内气固两相流动的特性。数值模拟与文献实测颗粒速度和实测颗粒浓度结果具有相同的变化趋势。     

循环流化床脱硫器气固两相流动的数值模拟

以双流体模型为基础,结合颗粒动力学理论,对下部装有文丘里气体分布器的新型循环流化床脱硫反应器内气固两相流动特性进行了数值模拟.为全面描述气固两相的相互作用以及固相的出现对气相湍流作用的影响,模型中引入了物理意义上更加合理的源项公式,并与实验值进行了比较,模拟计算值与实验值吻合良好,验证了双流体模型方程的适用性.计算结果表明:由于文丘里管特殊结构的影响,流化床提升管内颗粒浓度分布非常不均匀,颗粒速度沿提升管高度发生强烈变化,流动非常复杂,研究结果为进一步优化循环流化床脱硫反应器入口结构打下了基础.     

撞击流气化炉内气粒两相流动的数值模拟

对撞击流气化炉内气粒两相流动进行了三维数值模拟。在Euler坐标系中计算气相流场,在Lagrange坐标系中跟踪颗粒运动轨迹,考虑了熔融灰渣颗粒间的碰撞合并、反弹。模拟结果与冷模流场测试数据、热模实验现象一致。通过考察不同工况下的流场计算发现：增加喷嘴以上直段高度使流场更对称,物料停留时间增加,若同时提高入口气速将使颗粒在炉壁的沉积量增加;模拟结果与热模实验都表明撞击形成的强烈湍流和火焰主要集中在撞击中心;颗粒碰撞合并使炉内颗粒选择性团聚,但炉内颗粒浓度分布整体比较合理;Stokes数为0.19的小颗粒跟随性较好,较大Stokes数颗粒不易被流场控制,且对流场具有较大的影响。     

沉流式滤筒除尘器气固两相流动的数值模拟与分析

为掌握滤筒除尘器内部流动特征 ,应用FLUENT 5 .4 .8软件对DFT3 12型滤筒除尘器内部紊流气固两相流动进行了数值模拟 ,采用k ε紊流模型和壁面函数法模拟气相流动 ,采用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹。对连续相速度和压力分布特征以及颗粒相运动轨迹进行了分析 ,得出了不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积量分布规律 ,对比分析了重力、布朗运动和紊流扩散作用对颗粒运动和沉积的影响     

循环流化床提升管气固湍流的计算流体力学模拟——k-ε-kp-εp-Θ5参数双流体模型

提出了用k -ε-k_p-ε_p-Θ 5参数的双流体模型来模拟循环流化床提升管中的气固湍流 .模型用颗粒动力学理论描述颗粒与颗粒间的碰撞 ,用低Reynolds数湍流方程分别模拟气相和颗粒相的湍动 ,并且考虑了气固两相湍动的相互作用 .模拟所得颗粒速度和浓度的径向分布与实验结果吻合良好 .分析表明 :在时间和空间域上 ,采用颗粒相湍动与颗粒间碰撞分离处理和颗粒相湍能及耗散方程的引入是合理的 ;颗粒相湍动与两相湍动相互作用的封闭条件是影响模拟结果的重要因素 .     

用颗粒流的动力学理论模拟提升管反应器流动特征

引　言大量实验结果[1～ 3]表明 ,循环流化床内气相和颗粒相的两相流体系中 ,颗粒浓度在提升管的横截面上存在显著的非均匀分布 .颗粒在某些条件下聚集于管壁 ,在某些条件下也可能聚集于管中央[4 ].颗粒浓度分布的非均匀性可以分为两种类型 ,一是颗粒层 (Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｌａｙｅｒｉｎｇ) [5 ],其微观结构近似颗粒固定床 ,颗粒在沿平均速度方向上有排列成床的趋势 ,但仍保持流体特性 ;另为颗粒群(Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｐａｃｋｅｔｓ) [6 ],颗粒群在流化床中的行为如同单相湍流中的流体涡团 ,作无规则运动 ,不断地形成、分解 .催化裂化提…     

碳钢在固/液两相流条件下流动腐蚀的数值模拟

在单相流数值计算的基础上,引入固相颗粒运动理论,对双相流中的碳钢磨损腐蚀进行了数值模拟.结果表明：在0～18m•s^-1流速范围内,固体颗粒与材料壁面的碰撞角度、碰撞频度和碰撞速度等颗粒相力学参数对表面切应力、传质系数影响强烈,导致碳钢磨损腐蚀加剧,但对碳钢的切削磨耗作用不大.腐蚀速度的模拟计算值与实测值基本一致,验证了碳钢在两相流加剧腐蚀的协同效应中腐蚀电化学作用仍占主导地位.随着流速进一步增大,磨耗量虽小,但会有所增加.     

双相不锈钢管固液两相流动腐蚀的数值模拟

在碳钢流动腐蚀数值模拟的基础上,针对管道流动体系,对固液两相流条件下双相不锈钢的流动腐蚀进行了数值模拟.模拟了固液两相流体动力学过程和双相不锈钢腐蚀动力学过程,模拟计算得到的腐蚀速率与实测值基本一致,表明建立的两相不锈钢流动腐蚀的综合数学模型是正确的,揭示了两相流中双相不锈钢的流动腐蚀机理,并进行了实验验证.两相流中双相不锈钢流动腐蚀的加剧主要是由于颗粒相的存在会大大强化液相流体的流体力学因素,导致钝化膜内传质速度加快所致.计算结果同时也表明,对于表面覆盖有钝化膜的材料的数值模拟,建立合理的流动腐蚀动力学模型是数值计算方法应用成功与否的关键.     

管内稠密气固两相流数值模拟计算:颗粒动力学方法

基于稠密气固两相流流体动力学模型、颗粒动力学的颗粒湍动能模型 (KTGF)和气体湍动能模型(SGS) ,模拟计算结果得到了实验研究所揭示的环 -核流动结构 .模拟计算与Miller和Gidaspow的实验结果进行了比较 ,颗粒相浓度、速度和颗粒相动力黏性系数分布与实验值基本吻合 .     

NUMERICAL SIMULATION OF LAMINAR SOLID-LIQUID TWO-PHASE FLOW IN STIRRED TANKS

Laminar flow of solid-liquid suspension has been rarely reported in the literature. In this article, the laminar solid-liquid two-phase flow in a lab-scale stirred tank is measured with digital particle image velocimetry (DPIV) and numerically simulated with the improved inner-outer iterative method. The simulation results show good agreement with the present data. In the range of low solid volume concentration under investigation, solid particles have minor impact on two-phase flow, and the simulated flow fields of both phases are similar to the counterpart of single-phase laminar liquid flow. The comparison of simulation with experiments of single-phase laminar flow shows reasonable agreement. These observations suggest that the numerical method employed in the present study is reliable for analysis of stirred tanks. The influence of impeller off-bottom clearance on velocities is found significant: the lower the impeller, the smaller the radial and axial velocities, and the higher the solid concentration.     

稠密气体理论在催化裂化提升管中的应用

运用已建立的颗粒动力学模型并耦合催化裂化反应的十三集总动力学模型,建立了催化裂提升管反应器内反应油气和催化剂颗粒的传质,反应的数学模,结合工业提升管的操作参数,模拟预测了速度场,温度场和组分分布。     

喷动床环隙区内颗粒流的数学模型和仿真

Solids motion in the annulus of a spouted bed can be considered as a quasi-static deforming flow similar to that in a silo. Several simplified granular-flow models by Sullivan et al. including kinematic, potential and plastic theory, are investigated in this paper. The model of solids circulation by Morgan et al is combined with the above granular models to predict solids axial velocity in annulus. The finite element method is adopted and the complicated spout-annulus shape geometry is especially considered. Simulated results are compared with experimental data from He et al. It indicates that kinematic theory agrees well with experiments. The regressed kinematic constant B for annulus flow is greatly larger than that for silo flow. Potential theory obtains similar result with kinematic theory, but is incomplete in its physical significance. Plastic theory gives unrealistically oscillatory solution because of the over simplification of stress field. Finally, the Euler equations coupling the momentum transfer of solids with the frictional stress field are proposed for future study.     

搅拌槽内三维流场的数值模拟

应用商业计算流体力学软件CFX对搅拌槽内的流场进行了模拟,并与PIV测试结果进行了比较,流型吻合良好.速度分量的对比结果表明不同情况与各种模型的吻合情况不尽相同,标准k-ε双方程模型、RNG k-ε模型和代数应力模型在主流域内都能较准确地模拟搅拌槽内的流动场.