离散颗粒法的EMMS曳力模型及其应用
发布时间：2022-11-05 02:43
气固流化床在过程工业中有着极其广泛的应用,其内部的两相流场是典型的非平衡、非均匀系统,存在以颗粒团聚为代表的介尺度结构,这给气固流化床的模拟带来了很大的难度。在气固两相流系统中,曳力对于流场的演变起着至关重要的作用,因此建立能够描述介尺度结构的非均匀曳力模型是解决问题的关键。以往的非均匀曳力模型多基于双流体模型发展而来,面向离散化方法的非均匀曳力模型还少有报道。本文在能量最小多尺度（EMMS）理论框架下对面向离散方法的非均匀曳力模型（EMMS/DP）进行了相关研究,并利用EMMS/DP曳力模型对多个气固流化床提升管进行模拟。最终应用该方法对航天气化炉冷模装置中的气固两相流动行为进行了模拟预测。本文各个章节的研究内容如下:第一章综述了气固流态化系统的发展过程,介绍了当前比较流行的三种数值模拟方法,并且对非均匀曳力模型的发展过程作了简要的介绍,提出了发展离散化非均匀曳力模型的必要性。第二章介绍了本文使用的颗粒轨道模型中一种粗粒化的数值模拟方法——MP-PIC方法,利用该方法模拟了两个提升管算例,模拟结果与实验值吻合很好,并对该方法的两个重要参数:网格分辨率和粗粒化参数进行了相关分析。第三章...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 气固两相流的数值模拟方法
1.2.1 直接数值模拟
1.2.2 双流体模型
1.2.3 颗粒轨道模型
1.3 颗粒轨道模型的粗粒化方法
1.4 曳力模型研究现状
1.5 本文的研究内容
第2章 MP-PIC方法及参数的研究
2.1 背景介绍
2.2 MP-PIC模型
2.3 方法验证与参数研究
2.3.1 方法验证与结果对比
2.3.2 MP-PIC方法参数研究
2.4 本章小节
第3章 EMMS/DP曳力模型改进与发展
3.1 背景介绍
3.2 EMMS/DP曳力模型
3.3 EMMS/DP曳力模型改进
3.3.1 改进颗粒信息生成方式
3.3.2 改进非均匀因子拟合方式
3.4 改进后EMMS/DP曳力模型验证
3.4.1 整体参数对比
3.4.2 局部参数对比
3.5 EMMS/DP曳力模型的发展——考虑操作条件的影响
3.5.1 操作条件与密相固相浓度关联
3.5.2 操作条件与颗粒团当量直径关联
3.5.3 模型验证
3.6 本章小结
第4章 工业应用——航天炉模拟
4.1 背景介绍
4.2 构体介绍和模拟设置
4.2.1 航天炉构体介绍
4.2.2 模拟设置
4.3 结果分析与讨论
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学工程中的介尺度科学与虚拟过程工程:分析与展望[J]. 杨宁,李静海. 化工学报. 2014(07)
[2]回眸与展望流态化科学与技术[J]. 李洪钟,郭慕孙. 化工学报. 2013(01)
[3]Direct numerical simulation of particle-fluid systems by combining time-driven hard-sphere model and lattice Boltzmann method[J]. Limin Wanga,*,Guofeng Zhoua,b,Xiaowei Wanga,Qingang Xionga,b,Wei Gea a State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China b Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Particuology. 2010(04)
[4]稠密气固两相流中颗粒团运动的DEM模型研究[J]. 刘向军,赵燕,徐旭常,宋绍峰. 工程热物理学报. 2006(03)
[5]循环流化床提升管中团聚物颗粒浓度的实验研究[J]. 漆小波,曾涛,黄卫星,祝京旭,石炎福. 四川大学学报(工程科学版). 2005(05)
[6]一个气固两相流动阻力的新模型[J]. 肖海涛,祁海鹰,由长福,徐旭常. 化工学报. 2003(03)
[7]大型循环流化床流动结构分析[J]. 张明辉,钱震,余皓,魏飞,金涌. 化工学报. 2003(02)
博士论文
[1]提升管内气固两相流模拟[D]. 周泉.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2015
[2]气固流态化介尺度结构及非均匀曳力模型研究[D]. 陈程.清华大学 2014
[3]流态化脱硫反应过程的湍流气固两相相互作用的研究[D]. 李飞.清华大学 2009
本文编号：3701771
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 气固两相流的数值模拟方法
1.2.1 直接数值模拟
1.2.2 双流体模型
1.2.3 颗粒轨道模型
1.3 颗粒轨道模型的粗粒化方法
1.4 曳力模型研究现状
1.5 本文的研究内容
第2章 MP-PIC方法及参数的研究
2.1 背景介绍
2.2 MP-PIC模型
2.3 方法验证与参数研究
2.3.1 方法验证与结果对比
2.3.2 MP-PIC方法参数研究
2.4 本章小节
第3章 EMMS/DP曳力模型改进与发展
3.1 背景介绍
3.2 EMMS/DP曳力模型
3.3 EMMS/DP曳力模型改进
3.3.1 改进颗粒信息生成方式
3.3.2 改进非均匀因子拟合方式
3.4 改进后EMMS/DP曳力模型验证
3.4.1 整体参数对比
3.4.2 局部参数对比
3.5 EMMS/DP曳力模型的发展——考虑操作条件的影响
3.5.1 操作条件与密相固相浓度关联
3.5.2 操作条件与颗粒团当量直径关联
3.5.3 模型验证
3.6 本章小结
第4章 工业应用——航天炉模拟
4.1 背景介绍
4.2 构体介绍和模拟设置
4.2.1 航天炉构体介绍
4.2.2 模拟设置
4.3 结果分析与讨论
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学工程中的介尺度科学与虚拟过程工程:分析与展望[J]. 杨宁,李静海. 化工学报. 2014(07)
[2]回眸与展望流态化科学与技术[J]. 李洪钟,郭慕孙. 化工学报. 2013(01)
[3]Direct numerical simulation of particle-fluid systems by combining time-driven hard-sphere model and lattice Boltzmann method[J]. Limin Wanga,*,Guofeng Zhoua,b,Xiaowei Wanga,Qingang Xionga,b,Wei Gea a State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China b Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Particuology. 2010(04)
[4]稠密气固两相流中颗粒团运动的DEM模型研究[J]. 刘向军,赵燕,徐旭常,宋绍峰. 工程热物理学报. 2006(03)
[5]循环流化床提升管中团聚物颗粒浓度的实验研究[J]. 漆小波,曾涛,黄卫星,祝京旭,石炎福. 四川大学学报(工程科学版). 2005(05)
[6]一个气固两相流动阻力的新模型[J]. 肖海涛,祁海鹰,由长福,徐旭常. 化工学报. 2003(03)
[7]大型循环流化床流动结构分析[J]. 张明辉,钱震,余皓,魏飞,金涌. 化工学报. 2003(02)
博士论文
[1]提升管内气固两相流模拟[D]. 周泉.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2015
[2]气固流态化介尺度结构及非均匀曳力模型研究[D]. 陈程.清华大学 2014
[3]流态化脱硫反应过程的湍流气固两相相互作用的研究[D]. 李飞.清华大学 2009
本文编号：3701771
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3701771.html
