气固两相系统颗粒辐射特性研究

发布时间：2020-05-19 18:14

【摘要】：气固两相系统及其传热问题是当前研究的热点问题。气固两相流在工程中应用广泛,从大型的流化床锅炉到用于气固催化反应器的微小流化床都有应用。本文基于欧拉-拉格朗日方法下的计算流体力学——离散单元法(CFD-DEM),采用DDPM(Dense Discrete Phase Model)模型与DEM(Discrete Element Method)模型相结合对流化床内的颗粒分布进行数值模拟,并在其基础上对流化床颗粒系统的辐射特性进行分析。选取了不同空间区域的粒子系,运用多球T矩阵方法对粒子系的辐射特性进行分析,并与独立散射下的粒子系辐射特性进行分析对比。本文采用欧拉方法对流化床两相流中的气相进行模拟,对固相颗粒则采用DDPM-DEM模型。DDPM-DEM模型考虑了粒子与粒子、粒子与壁面、粒子与连续相的相互作用,相对于传统的离散相模型适用于更高的颗粒相体积分数。模型建立在内径为0.1mm的流化床上,分析了粒径分别为3.6μm、4.5μm、6μm,固相颗粒体积分数分别为8.91%、11.88%、14.88%和17.86%下流化床的流场特性,并对流化床内颗粒相的空间分布进行分析。结果表明,在相同的流化速度下,随着固相颗粒粒径的增大,流化床内的颗粒更难发生流化,粒径对其的影响比固相颗粒体积分数的影响更大。基于对流化床流场的数值模拟得出颗粒系的空间分布,进一步采用考虑了粒子间电磁波的相干效应的多球T矩阵方法分析粒子系的辐射特性,并与独立散射下的计算结果进行分析比较。结果发现,在相同粒径下,随着粒子系体积分数的增大,散射因子逐渐减小;运用多球T矩阵计算的粒子系的辐射特性与独立散射下的计算结果相差很大,并随着粒子系体积分数的减小,两者的差值逐渐减小,当粒子系体积分数小于8%时,粒子系散射开始从非独立散射向独立散射过渡。
【图文】：

示意图,流化床,圆柱形,网格划分

图 3-1 圆柱形流化床网格划分示意图子填充过程数值模拟tran 模拟粒子的填充过程，在这里将粒子设定为球形，形床中高为 0.56mm，边长为 0.12mm 的正方形截面上始速度进入圆柱形流化床内，在重力作用下，数量为充重力沿 Y 方向，取 g=-9.81m/s2，这里采用的是考虑与墙壁相互碰撞的离散单元法对粒子运动进行数值模子碰撞和粒子与墙壁碰撞个数不再变化时，迭代计算量，并读取各个球形粒子的中心坐标，作为粒子流化始位置，粒子直径作为流化床中固相颗粒的直径。此分别为 8.91%、11.88%、14.88%和 17.86%，，球形粒μm、6μm，密度为 1550kg/m3，杨氏模量为 3×106Pa，.1，碰撞恢复系数为 0.9。当 fv=8.91%，d=3.6μm 时，球 3-2 所示。

粒子,离散相,模型选择,气固两相流

fv=8.91%，d=3.6μm 时粒子的初始填充设置.0 在上文粒子填充的基础上流化模拟分为以下几个步骤进行：将利用 ICEM 划分好的网格文件7。采用瞬态计算。，本文研究的是流化床气固两相流型，离散相模型选择 DDPM(Den。本文对离散相的追踪采用非稳大迭代次数设为 200，粒子时间步碰撞，离散相受连续相的曳力模件形式，文件来源于球形粒子的粒子在 X 轴、Y 轴、Z 轴方向上
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124;TB126

【参考文献】