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《天津科技大学》 2009年
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欧拉—欧拉法脉动流化床运动行为模拟

苏伟光  
【摘要】: 流化床技术广泛应用于能源、化工等领域,但目前以实验手段研究流化床内的多相流流动、传热及传质在模型放大、结果预测等方面仍显不足,而数值模拟方法在解决这些问题时可以完整的取得所需的各种数据,可以在实验之前对实验结果进行预测,对流化床的操作具有指导意义。 气固脉动流化床是在普通流化床的基础上加入脉动气流,文献中报道了其可以改善普通流化床的流动及传质传热特性,但流化床内更为复杂的流动状态,使得研究变得更加困难。本文使用计算流体力学(CFD)Fluent软件中的欧拉一欧拉模型,采用目前已被证实可靠的曳力模型、湍流模型等进行了数值模拟,模拟过程中使用自定义函数定义了脉动气流的波形、频率、波幅等参数,根据收敛性要求选取了松弛因子、时间步长以及求解方式。 在流化效果趋于稳定之后记录了床层压降的波动情况、气固两相的分布情况及气泡的运动行为等;分析了压力波动与脉动气流的频率、波形的关系,在脉动气流作用下流化床内的气泡生成、长大、融合、破碎等情况,以及气泡行为与床层高度的关系等;计算得出床层膨胀比、起伏比,以及脉动气流对流化床流化的总体影响效果。数值模拟实验结果表明脉动气流可以降低流化床的初始流化速度,在接近共振频率脉动气流的作用下流化床的流化效果有明显改进,流化床内的湍动程度加强;并验证了气泡定义的合理性,以及气泡内乳相的存在情况,气泡内压的变化主要是受床层高度、气泡长大及内外质量交换的影响。通过模拟矢量图可以清楚地看到在气泡作用下颗粒相在流化床内的循环情况,为进一步研究脉动气流对流化床的作用效果打下基础。
【学位授予单位】:天津科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ019

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