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《天津大学》 2005年
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气—液—固三相流化床流动特性的实验研究与数值模拟

曹长青  
【摘要】:由于三相流动的复杂性,目前简洁、有效的能够同时测得三相含率的测试技术仍然很缺乏,三相实验数据也很少,能够准确描述其流动行为的数学模型也十分有限,这种局面制约着三相流化床的学术研究和工业应用。为此,本文拟开发完善能同时测得气液固三相局部含率的微电导探针测试技术;获得大批传统和循环三相流化床实验数据并进行流动特性分析;建立气液固三流体湍流流动的E/E/E模型(简称E/E/E模型),应用计算流体力学方法进行数值模拟。 论文首先分析了三相流化床在流体力学行为、测试技术及流动模型和模拟方面的研究现状,给出了进一步的研究方向。 其次,以课题组的初步工作为基础,开发完善了能同时测得气液固三相局部含率的微电导探针测试技术。 第三、运用上述微电导探针测试技术测得了传统和循环流化床的局部相含率实验数据5000余套,研究了流动特性等,并将实验数据进行了关联,得到了一系列特性关联式。 实验研究表明,在传统并流三相流化床的充分发展区,在r/R=0.75~0.85范围内,局部固含率分布有一个极大值峰,在气体分布器区,三相局部含率的径向分布存在明显不对称分布;逆流三相湍动床的液体粘度对局部气固含率有影响,与高密度颗粒体系相比,极大值峰出现的范围增大;在三相循环流化床的上行床,随液体粘度增大,颗粒循环速度增大,局部气含率和局部固含率的径向分布均趋于平坦,并得到包含不同液相粘度的三相循环流化床的流区图。 第四,通过修正和完善国、内外对多相流相间耦合最新研究成果,建立了封闭的E/E/E模型。采用RNG k-ε模型和气固直接相互作用的特殊动量交换项模型。应用Fluent6.0计算软件,离散格式采用有限体积方法,对三相传统、循环流化床局部相含率进行了数值模拟。结果表明,模拟结果与实验数据吻合良好,所建立的E/E/E模型具有较好的准确性和可靠性。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ021

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【引证文献】
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