大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.     

喷动流化床内颗粒团聚结构与分布规律研究

为揭示湍动流化过程中颗粒团聚的基本结构，课题组基于矩形喷动流化床对B类颗粒进行试验研究。该实验平台利用控制变量法分析了操作条件、颗粒性质和沿层高度对团聚现象的影响，并提出以颗粒团聚分率来量化颗粒团聚程度。结果表明：床内分别出现了倒U形、U形、环核型、带状和网状5种典型的颗粒团聚结构；颗粒团聚分率随静止床高、颗粒直径的增加而增大；固定总表观气速，增大喷动气速，团聚分率呈现先减小后增大趋势；增大喷口宽度，团聚分率呈现出“S”型变化趋势；其沿床高则表现出先减小后增大的趋势。该研究对应用湍动流化气固流动结构的工业生产过程提供了实验依据。     

锥形分布板结构对流化床流动特性的影响

针对目前特殊分布板流化床实验测试技术的局限性及数据的不完全性,建立二维流化床欧拉一欧拉双流体模型, 采用标准K-8湍流模型对锥形非均匀分布板流化床进行数值模拟计算。结果表明：锥形（八形）分布板流化床风速分布 不均匀,在高风速区,高速气流携带固体颗粒以气泡形式自下而上运动,在低风速区,固体颗粒在自身重力作用下缓慢下 降,从而形成循环运动;在相同进口速度条件下,随着分布板倾斜角度的增加,锥形分布板流化床内气泡直径、固体颗粒 速度及床层膨胀高度都增加,流化床内气固混合特性得到了加强。综合考虑固体颗粒体积分数与速度,选择分布板倾斜 角度在20 -300之间较为合适。     

稀相喷动流化床的流动特性

根据玻璃纤维毡增强热塑性树脂基复合材料(GMT)制备新工艺特点,提出了稀相喷动流化床的操作方式。测量了床内颗粒速度分布,考察了操作条件、体系结构等因素对流化床流动特性的影响。结果表明:稀相喷流床中环隙区颗粒的下降速度比传统喷动床高出一个数量级;床内颗粒的喷动和输送的主要影响因素是喷动气,亦受到流化气、导向管、喷嘴内径的影响。另外对中试装置内物料的流动特性进行了研究,为工艺的开发、设计和操作提供理论依据。     

新型旋风分离器内颗粒的运动规律

分离效率是判定旋风分离器性能优劣最直接的一个参数,而分离效率的高低微观上由旋风分离器内颗粒的运动规律决定。采用离散颗粒模型研究了新型旋风分离器内颗粒的运动规律并估算了分离效率,结果发现:颗粒从入口不同区域进入该旋风分离器分离空间时有不同的运动轨迹,入口大致可划分为3个区域;被入口导流板碰撞分离的颗粒在发生二次分离时被再次捕集的可能性很大;分离效率实验值和模拟估算值变化趋势一致,但模拟估算值高于实验值。     

熔盐泵内颗粒属性对固液两相流动的影响

熔盐泵工作环境的特殊性会导致泵内含有熔盐小颗粒,这些小颗粒使泵性能下降,并降低过流部件寿命。为探 究熔盐泵输送两相介质时的性能,基于Eulerian多相流模型和标准K-8湍流模型,采用FLUENT软件对不同的颗粒属性 （粒径、体积分数、密度）产生的影响做了研究。结果表明：颗粒对泵流动产生了较为明显的影响,粒径越大的颗粒在工 作面处的体积分数越高,固相离析作用也越来越明显。泵内部存在一些体积分数与进口颗粒体积分数相等的点,这些点 形成的曲面的形状和位置不随颗粒的属性改变而改变。这些曲线的形状和位置可用来判断泵内流动的状态和泵结构设 计的合理性。该研究发现的一种全新的两相流现象,可用于初步判断固液两相流泵的水力性能。     

稀疏软性磨粒流的磨粒群分布及其动力学特性研究

利用CFD技术和PIV测量研究了结构化表面约束流道内的流场和磨粒群分布。基于液 固两相流体耦合理论,利用欧拉 拉格朗日模型中的DPM模型和标准κ ε湍流模型对V型纹理矩形截面流道内颗粒运动进行了数值模拟,计算了流场中的湍流性能等参数。结果表明：V型纹理矩形截面约束流道内磨粒群的分布总体均匀,各速度矢量紊乱无序,靠近底部壁面区域颗粒相对比较密集,这些都有利于磨粒对壁面的微力微量切削。     

带导流管的喷动流化床湍流气-固两相流动模型的建立

带导流管的喷动流化床其流场属于湍流气-固两相流．流场特性复杂．影响因素较多．单纯使用实验方法难以全面描述床层内的流场特性．本文以湍流气-固两相流理论为基础．选用κ-ερ-κρ-ερ-Θ5叁数数学模型．按多流体模型以颗粒动力学理论封闭颗粒剪应力．建立了带导流管的喷动流化床湍流气-固两相流动模型．并对带导流管的喷动流化床内的流场进行模拟计算．模拟结果与实验数据吻和较好．最大相对偏差约为20%。     

液固磁稳定床流动特性数值模拟

磁稳定床因其兼具了固定床和流化床的优点,在石油化工、生物化工和环境工程等领域已显出很大的优越性.磁稳定床由于流动的复杂性,仅依赖试验手段获取的宏观流体力学特性已经不能满足工业放大的需要.本文建立了描述液固两相流磁稳定床的数学模型.通过数值模拟的方法,研究了不同操作条件下液、固相速度分布.模拟结果表明,在不同表观液速下,局部固含率径向分布模拟值与试验值吻合较好.     

90°细弯管内稀疏气固两相流动数值研究

为了研究细弯管内稀疏气固流动条件下颗粒的分布特性,采用离散相模型( DPM)追踪颗粒行为,利用雷诺应力 模型( RSM)模拟气相的湍流流动,考虑了流体一颗粒间的双向耦合作用。通过对颗粒和气体流动行为的分析,得到了气 体压力、速度及颗粒浓度等的分布,研究了细弯管内颗粒流动行为的形成机理。结果表明：细弯管内气相压力沿流动方 向逐渐降低;弯管段内气相最大速度沿管外壁分布;水平段颗粒作下沉运动,弯管段颗粒浓度先分两束,后成单束贴壁流 动,最终杂乱分束,在竖直段彻底弥散化,这是由于各管段不同主要作用力所导致。