稠密气固流化床内两相流动LBM-DEM介尺度模拟

发布时间：2020-05-16 23:15

【摘要】：气固流化床以其燃料来源广、适应性强,气固流动可操控等优点被广泛应用在能源,化工等工业生产过程。在流化床内稠密气固两相流体系中,由于流体相与固体相相互作用直接影响到床内质量、动量与能量交换以及反应速率与效率,因此,深入探讨流化床内气固流动机理对流化床反应器设计制造与精准操控具有重要意义。基于LBM-DEM耦合的数学模型,综合考虑固体运动对流场的影响,气相采用修正后的格子Boltzmann方法计算,颗粒相采用离散单元法软球模型处理,流固耦合采用Gidaspow曳力模型,从介观角度深入剖析了单孔、多孔射流稠密气固流化床内流动机理。采用Fortran语言编程对上述模型进行求解,对比了数值模拟与实验得到的颗粒瞬时流化过程图,有效验证了模型的准确性。研究了单喷口系统与多喷口系统瞬时空隙率、颗粒运动轨迹、颗粒拟温度与速度以及能量等典型参数变化。结果表明:通过对瞬时孔隙率的分析可将流化区域分为喷动区、环核区与死区;颗粒运动轨迹与其碰撞力一一对应;颗粒拟温度与速度呈现 中间高,两端低‖的分布特点;颗粒势能与动能随流化过程的进行而波动且势能大于动能。单喷口射流气速增加时,喷泉区随之扩大;而在多喷口系统中,位于中心射流区域的颗粒获得较高动量,使得床层膨胀高度提高27.50%,时均空隙率范围扩大,颗粒拟温度升高,而在床层底部喷泉区出现明显射流合并,且射流合并高度随喷口数量的增加而降低28.57%,颗粒势能增加66.07%,动能减少48.48%。
【图文】：

图 2-4 颗粒之间碰撞细节离小于两颗粒半径之和时，则可视为两颗粒以分解为法向力n ,ijf 和切向力t ,ijf 。解为法向弹性力cn ,ijf 和法向阻尼力dn ,ijf ，切向阻尼力dt ,ijf 。颗粒自身重力为im g ，受到流体-5 所示。jifct,ji+fdt,jifcn,ji+fdn,jiωjmjgff jωiff i

统的颗粒流动为研究对象，应用了数值模拟。验装置，床的中心孔入射速度为25 m、0.054 m和 0.001 m。由于所选很难对颗粒的数量进行计数。因 m，，以此作为喷动过程的初始时。具体实验系统如图 3-1 所示。尺寸如图 3-2。详细模拟参数见表相与壁面边界采用滑移边界。1 256
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK229.66

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 张博;王利民;王小伟;张现仁;葛蔚;李静海;;基于格子玻尔兹曼方法的单孔射流鼓泡床的离散颗粒模拟[J];科学通报;2013年02期

2 周国峰;王利民;王小伟;熊勤钢;葛蔚;;基于时驱硬球算法与格子玻尔兹曼方法的颗粒流体系统直接数值模拟[J];科学通报;2011年16期

本文编号：2667501