一次风管内气固两相流动及声学测量数值模拟

发布时间：2022-01-14 22:46

　　煤粉锅炉一次风管内的流场参数准确测量直接影响到锅炉的高效清洁经济运行。声学法测量输煤粉管道内气固两相流场参数具有准确、可靠、快速、非入侵式、在线测量等优点。本文的模拟研究工作分为两个部分,基于FLUENT-EDEM对管道内稀相煤粉气力输送的数值模拟和超声波在稀相空气-煤粉两相流介质中的传播特性研究。为研发构建基于超声法的实验室在线规模测量平台和进一步的工程应用提供理论指导。为准确探究输粉管内稀相空气-煤粉颗粒的气力输送流场特性,从而得到实验平台尺寸设计参数合理范围。通过CFD和DEM耦合从而给出更为贴近现实流体流动和颗粒接触特性,并基于修正的CFD-DEM耦合模型研究输（煤）粉管内稀相气力输送的流场变化规律。研究表明:空气-煤粉混合气固两相流体通过弯管道时,产生的迪恩涡现象、颗粒绳结果以及颗粒碰撞导致管壁磨损等与流场参数有关,包括输粉管内空气流的速度大小、输粉管内煤粉颗粒的质量流量大小和管道设计弯径比等参数。为建立科学的、全面的超声机理模型用于采集超声信号反演得到流场参数,针对火力发电厂内燃煤锅炉的输煤粉管道中的含低浓度煤粉颗粒和空气的气固两相流介质,基于描述超声波在两相介质传播的Co... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２?ＣＦＤ－ＤＥＭ耦合模型计算原理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＣＦＤ－ＤＥＭ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｍｏｄｅｌ??

原理图ｐｑ，可以看出在颗粒发生碰撞时，受颗粒恢复系数影响的恢复力与颗粒??的运动位移成正比，受周围流体粘性力与颗粒的运动速度呈反比并且方向相反，??正如该弹簧振子系统原理图２－２所示，当颗粒发生碰撞时能量发生衰减，在此??过程中颗粒的状态依次从呈欠阻尼振动转变到临界阻尼振动，并最终过阻尼振??动三种状态的循环中。??Ｉ?＊?个个??Ｉ??图２－２弹簧阻力振子系统??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｉｎｐｌｅ?ｓｐｒｉｎｇ－ｄａｓｈｐｏｔ?ｍｏｄｅｌ??根据不同的仿真对象，最常用的颗粒接触模型有Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ无滑动接触??模型和Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ粘结接触模型等。在本文中采用的是Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ无滑??动接触模型［３７］，其最早是在Ｍｉｎｄ对于接触模型的初步研究成果基础上建立的，??由于ＥＤＥＭ中对该接触模型可以直接设置使用，在本文中就不对其基本原理具??体展开赘述了。??当颗粒在输粉管内的气力输送过程中，颗粒的运动包括平移和转动，在流??动的过程中与周围流体、相邻颗粒和壁面相互作用使得动量和能量发生耗散，??严格来说对于颗粒运动的影响不仅仅是其周围流体的力与力矩的作用，同时也??受到了流动过程中远处干扰波的影响。在Ｈｕｅｎｔ－ＥＤＥＭ的计算耦合模型中

原理图如下图３－３所示，经计算可以得到ＣＦＤ－ＥＤＥ度为８．７ｍ／ｓ。??＞?！??—十?Ｚ?Ｗｍ??ｕ?！ｒｓＫ＊ｋｍ?／?ＳｏＢｄ＊?Ｒ？ｃｙｃｌ？?．?ｊ??，八咆吻?＾…‘ｓ?＼＼／?；?／???／?．ｒｆｖ＞ｙ??３－３基于超声法测量输粉管内两相流参数实验系统原理ｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｔｗｏ－ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｉｎ?ａ?ｐｏｗｄｅｒ?ｔｕｂｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｍｅｔｈｏｄ??建立参照第二章第二节中介绍的颗粒接触模型滑动接触模型，颗粒为硬颗粒，下图３－４和表３－５模的模型和涉及计算的相关颗粒参数??

【参考文献】：
期刊论文
[1]气固两相流中颗粒速度分布函数统计分析[J]. 王婧,王军武.  中国粉体技术. 2018(05)
[2]90°弯管内稀疏气固两相流及固粒对壁面磨损量的数值研究[J]. 柳成文,毛靖儒,俞茂铮.  西安交通大学学报. 1999(09)
[3]有相变的颗粒群-气体系统的多相流体力学[J]. 周力行.  力学进展. 1982(02)

博士论文
[1]多相流场中颗粒运动及约束面磨损的CFD-DEM耦合模型[D]. 张浩.湘潭大学 2012
[2]基于离散单元法气力输送的数值模拟研究[D]. 匡世波.东北大学 2009

硕士论文
[1]密相栓流气力输送的数值模拟[D]. 邵羽辛.吉林大学 2016
[2]气力输送管内气固两相流动的数值模拟[D]. 祝先胜.华东理工大学 2015
[3]用离散单元法对密相栓流气力输送的数值模拟研究[D]. 黎明.北京化工大学 2001



本文编号：3589360