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。     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

鼓泡流态化燃烧气固流态与NOx浓度的关系规律

针对在流化床中密相区的气固流动行为与污染物NOx之间关系规律和影响机制的问题,本文借助鼓泡流化床反应器,研究了准东煤和柏木在不同床内温度、流化风速和给料速率条件下燃烧时烟气中NOx的浓度,并利用功率谱密度分析法分析了流化床内气固流态.结果 表明,随着温度的升高,床内流化气体密度降低,使得床内截面气速增加,鼓泡流态化更加...     

黏性颗粒在鼓泡床中局部流动结构的数值模拟

因颗粒间的团聚效应,黏性颗粒在鼓泡床中流动特征比粗颗粒的更为复杂,呈现出颗粒、聚团、床层上的多尺度结构。因此,提出采用系统分解思路,将流动结构非均匀的黏性颗粒鼓泡床系统分解为乳化相、气泡相和相间相3个均匀的子系统,并引入7个结构参数描述该系统的局部流动结构。利用聚团的力平衡模型、气固两相的连续性方程、动量守恒方程及经验公式,构建该体系的局部结构参数模型。最后,以黏性氧化铝颗粒在鼓泡床中的流化作为算例,采用全局搜索算法求解结构参数以评价该模型的合理性。实验结果表明,所选用的结构参数能够正确地反映黏性颗粒在鼓泡床中局部流动结构,并与已有文献报道和实验现象相吻合。因此,可用这些结构参数计算气固相间曳力和模拟流场的流动特性。     

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.     

流化床反应器内热动力特性的数值模拟

为了深入研究流化床反应器内温度分布特性,基于分群扩散理论方法,应用中子输运模型、耦合气固传热模型以及气固双流体模型,数值模拟流化床核反应器内气固流动和热动力特性,研究流化床核反应器内入口氦气流量和燃料堆积床高对反应器内温度分布的影响．研究结果表明,流化床核反应器内气相温度分布比较均匀;随着入口氦气流量的增加,反应器内环形区域和中心区域内气相温度脉动增强;反应器内气相温度随着燃料堆积床高的增加而升高．数值模拟得到核反应器内气相瞬时温度分布的结果与Pain等人数值计算结果相吻合．     

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。     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

锥形流化床内碳纳米管膨胀特性的数值模拟

基于欧拉-欧拉双流体模型,对无分布板式锥形鼓泡流化床内碳纳米管的膨胀行为进行了数值模拟。考察了不同的颗粒当量直径计算方法及不同种类碳纳米管对床层膨胀能力的影响、不同表观风速下床内两相结构的体积分数分布及膨胀特性。模拟结果显示：碳纳米管的当量直径计算结果对床高有至关重要的影响,其当量直径越大,膨胀率越小,垂直阵列管床层膨胀高度大于聚团管,在低入口气速的情况下存在“局部流化”的特性,气泡在上升过程中逐渐变小甚至消失,随着入口气速的增加,气泡大小逐渐增加,床层膨胀率也逐渐增加。模拟与实验结果对比良好。     

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。     

脉冲鼓泡床内鼓泡和颗粒混合特性的CFD-DEM数值模拟

基于FLUENT软件信息传递模式的MPI(message passing interface)并行计算平台,通过用户自定义函数(user-defined functions, UDFs)文件发展一种拟三维颗粒的计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)-离散单元法(discrete element method, DEM)耦合并行算法。采用该算法数值模拟了脉冲鼓泡床内气固两相流动,揭示了气相鼓泡特性和颗粒混合机制。数值模拟结果表明:该算法具有随计算节点数增加的良好扩展性能和加速性能;在鼓泡过程中,主流两侧的小尺度气流涡逐渐发展为双主涡;单气泡通过床层后,颗粒混合仅局限于射流触及区域;数值模拟结果与相关试验和数值模拟结果吻合较好,表明该并行算法能够较好的模拟稠密颗粒气固两相流中鼓泡和颗粒混合特性,为其在大规模并行集群上的应用奠定基础。     

循环床炉内气固两相流动特性的数值模拟探讨

基于循环流化床锅炉炉内流动特性,结合颗粒动力学理论和气体分子运动理论,给出了适用于模拟循环流化床炉内气固两相流动的k-∈-θ-kp湍流模型,即气相湍流流动采用标准的k-∈模型,固相湍流采用kp模型。该模型的优点是引用了颗粒平均温度的同时不仅考虑了颗粒湍动能自身的对流、扩散、产生和因流体作用而产生的耗散,而且考虑了颗粒相自身相互碰撞对流动脉动特性的影响。在此基础上,用Fortran语言编写了循环流化床内二维湍流气固两相流动的计算程序,并针对一台循环流化床装置进行了数值模拟和实验数据的对比,得到了较为满意的结果。     

弹性恢复系数对超细颗粒气固流场影响的研究

流化床内颗粒非弹性碰撞将影响超细颗粒的流动特性。基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒非弹性碰撞对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,并采用XuZhu颗粒团能量平衡计算模型预测颗粒聚团当量直径,数值模拟流化床内超细颗粒两相流动特性。计算结果表明随着颗粒弹性恢复系数的增加,颗粒间的碰撞脉动变得更加剧烈,流化床内颗粒浓度分布更均匀。     

生物质流化床流化特性试验研究与数值模拟

为了研究生物质气化过程中流化床物料的流化状态,搭建了生物质流化床试验系统。以空气为流化介质,对石英砂进行流化试验,并在考虑物料颗粒间碰撞的基础上,基于DEM(discrete element method)模型对流化床床层区域空间内颗粒流动特性进行数值模拟。结果表明:当床层物料堆积密度、温度一定时,对应颗粒直径分别为0.56,0.35,0.18 mm的石英砂临界流化风速分别为0.017,0.065,0.170 m/s,物料粒径越小,达到流化状态所需要的流化风速也越小;数值模拟结果与试验结果相比,平均误差为23.1%,临界风速的预测与试验结果基本一致,这表明计算模型对于鼓泡状的两相流动状态有较好的预测效果。     

气固流化床中流动特性的数值模拟

给出了适于浓密气固流化床的双流体力学模型,采用ＩＣＥ和改进的ＩＰＳＡ算法,对均匀布风气固流化床中的流动特性进行了数值模拟,得到了均匀布风自由鼓泡流化床中的一种流动结构。计算结果与实验结果表明,所采用的计算模型和数值方法具有较高的可靠性。     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

粘附性颗粒流化特性研究及信息熵分析

建立粘附性颗粒气固两相双流体模型,依据粘附性颗粒碰撞动力学,推导固相粘度系数和聚团压力等物性参数,并采用力平衡模型估算聚团当量直径。模拟流化床内粘附性颗粒聚团流动特性,结果表明,床内流动为S型环核流动结构,大聚团主要聚集在床层底部高浓度区,上部稀相区,聚团直径较小。应用shnnon信息熵分析粘附性颗粒流动的混沌特性,得出在床层上部,聚团碰撞较剧烈。     

双腔式流化床接收器内稠密颗粒的流动和传热特性模拟研究

聚光太阳能发电技术提供了一种可再生能源转换系统,其中接收器是聚光太阳能发电系统的关键部分.文中利用DDPM-DEM模型对双腔式流化床接收器内的稠密颗粒流动和传热过程进行数值模拟,模型中考虑了颗粒的流动、碰撞和传热作用.基于欧拉-拉格朗日方法对太阳能流化床颗粒接收器中的气固两相流动进行建模,辐射源相和接收器内辐射场的相互作用通过DO模型描述.得出稠密颗粒内循环流动可以增强接收器内颗粒与气体之间的热传递效果,同时接收器内的温度分布也更加的均匀,颗粒温度和气体温度都得到很大提高,分别达到1 400 K和1 200 K.     

三相反应器的气含率与液速分布和数值模拟

研究了一定操作条件下的气液固三相鼓泡床反应器的气含率和液体轴向速度分布,讨论了气、液表观速度对气含率和液体轴向速度分布的影响,比较了三相与两相鼓泡床中气含率和液体轴向速度分布,用拟两相的双流体模型计算了三相鼓泡床中的气含率和液体轴向速度．结果表明,模拟结果与实验结果一致．     

三相反应器的气含率与液速分布和数值模拟

研究了一定操作条件下的气液固三相鼓泡床反应器的气含率和液体轴向速度分布,讨论了气、液表观速度对气含率和液体轴向速度分布的影响,比较了三相与两相鼓泡床中气含率和液体轴向速度分布,用拟两相的双流体模型计算了三相鼓泡床中的气含率和液体轴向速度。结果表明,模拟结果与实验结果一致。