收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

稠密气固两相流动的颗粒相二阶矩模型及数值模拟研究

赵云华  
【摘要】:气固两相流动现象广泛存在于化工、电力、冶金、食品、制药等领域中,深入认识和掌握气固两相流动的内在机理和规律有着重要的实际意义。随着计算机技术和计算方法的不断发展,数值模拟已成为气固两相流动研究的主要方法之一。但是由于气固系统本身的复杂性,气固两相流动模拟的理论模型仍然有许多值得改进和提高之处。 目前常用的颗粒动理学模型中,仅引入了颗粒温度来描述颗粒速度脉动的强弱,忽略了颗粒速度脉动的各向异性;然而现有的研究表明颗粒速度脉动呈现出较强的各向异性,因此,有必要发展颗粒相二阶矩模型并应用于气固两相流动模拟。 基于颗粒动理学基本原理,本文推导了表征颗粒速度脉动各向异性的二阶矩输运方程,对其中颗粒相本构模型采用动理学方法封闭,对颗粒脉动速度三阶矩分别采用初等输运理论和线性理论进行封闭,建立了适用于稠密气固两相流动模拟的颗粒相二阶矩模型。采用颗粒-壁面碰撞的法向和切向弹性恢复系数,应用动理学方法,推导了颗粒相速度和颗粒脉动速度二阶矩的壁面边界条件。 应用颗粒相二阶矩模型模拟了鼓泡床内的气固两相流动特性。对“布风板”鼓泡床的模拟得到了床内气泡的尾涡型和临近型聚并以及气泡的尾涡截断型和流场拉伸型分裂。模拟得到的颗粒相速度、颗粒温度和颗粒脉动速度关联矩Mxy与实验结果相吻合。通过降低颗粒间碰撞弹性恢复系数可以改变布风板鼓泡床内的气泡运动特征,从而使颗粒速度脉动的各向异性增强。对中心射流鼓泡床,通过采用颗粒动理学模型和颗粒相二阶矩模型模拟对比,发现两者模拟得到的宏观流动行为基本相似,但是射流气泡的大小、颗粒速度脉动的强弱以及速度脉动的各向异性特征具有明显差异,采用颗粒相二阶矩模型能够更好地反映中心射流鼓泡床内颗粒脉动的各向异性行为。 应用颗粒相二阶矩模型模拟了提升管内气固两相流动特性。通过二维提升管内的全流场流动模拟,得到时均颗粒浓度和质量流率的径向分布与实验结果吻合较好,时均的轴向气体压降也与实验结果相一致。对一维提升管内“环-核”型流动的模拟显示,采用不同三阶矩封闭模型的颗粒相二阶矩模型都能够得到颗粒速度脉动的各向异性特征。通过对一维提升管的模拟比较,研究了三阶矩封闭模型中的模型参数以及气固相间曳力、壁面参数和颗粒物性参数对气固两相流动的影响。气固相间作用的耗散项以及颗粒物性参数对气固流动结构和颗粒速度脉动各向异性的影响较大,考虑相间作用的耗散项、减小颗粒直径或降低颗粒-颗粒碰撞弹性恢复系数都会加强颗粒速度脉动的各向异性;颗粒-壁面碰撞的法向弹性恢复系数对流动结构影响较小,而切向弹性恢复系数的影响则较大。 考虑了颗粒速度脉动对气固相间曳力模型的影响,并基于颗粒相二阶矩模型模拟了提升管内气固两相流动。结果表明颗粒的速度脉动增加了气固相间曳力系数的非线性特征,颗粒温度越高,颗粒脉动速度对相间曳力系数的贡献也越大。通过模拟比较,发现考虑颗粒脉动速度对相间曳力系数的影响后,颗粒温度明显降低。提高气体操作速度,颗粒速度脉动对相间曳力系数的影响变得更明显。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 Namory Camara;陆慧林;赵云华;刘文铁;李响;;高浓度颗粒气固两相流动的二阶矩模型的数值模拟[J];哈尔滨工业大学学报;2006年11期
2 孙丹;陈巨辉;王帅;Mbouana N.L.;赵云华;陆慧林;;稠密气固两相流动的颗粒二阶矩方法及鼓泡床流化特性的模拟[J];化工学报;2009年10期
3 由长福,岳光溪,叶大均;方形分离器内气固两相流动的数值模拟[J];工程热物理学报;1996年02期
4 苏虎,曾先茂,霍锁善,谢佳,顾汉阳,郭烈锦;循环流化床锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟[J];东方电气评论;2004年04期
5 滕汜颖,李永光,周伟国,马昕霞;气固两相流动测量技术的现状与展望[J];上海电力学院学报;2002年04期
6 姚大康,王泽,罗惕乾;绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法[J];江苏理工大学学报;1997年06期
7 陈越南 ,杨晓清;稀相气固两相流动的数值求解[J];浙江大学学报(自然科学版);1988年03期
8 郑晓军;高金森;张璞;徐春明;;催化裂化再生器内气固两相流动及烧焦反应的数值模拟[J];中国石油大学学报(自然科学版);2010年03期
9 刘向军,徐旭常;稠密气固两相流动过程模拟的改进模型与应用[J];动力工程;2004年02期
10 孙丹;陈巨辉;刘国栋;赵云华;徐鹏飞;陆慧林;;稠密气固两相流各向异性颗粒相矩方法[J];力学学报;2010年06期
11 蒋仲安;通风除尘中气固两相流动相似理论研究[J];煤炭工程师;1993年04期
12 王庆功;杨海瑞;吕俊复;;回料阀内气固两相流动特性的数值研究[J];中国电力;2013年07期
13 袁竹林,徐益谦;用拉格朗日法对气固两相流动的数值模拟[J];发电设备;1997年06期
14 刘阳,陆慧林,刘文铁,赵云华;循环流化床多组分颗粒气固两相流动模型和数值模拟[J];化工学报;2003年08期
15 乔丽,周力行,陈兴隆,张健;湍流燃烧的统一二阶矩模型[J];燃烧科学与技术;2002年04期
16 陶贺;钟文琪;张勇;杨品;;不同颗粒物性对异径混合非球形颗粒分离特性影响的数值模拟[J];动力工程学报;2015年08期
17 殷浩文;;标准二阶矩法在评价苏州河水质中的应用[J];上海环境科学;1988年04期
18 陈兴隆,周力行,张健;甲烷-空气同轴突扩湍流燃烧的新二阶矩模型的数值模拟[J];工程热物理学报;1999年06期
19 王擎,孙佰仲,吕海生,崔玉萍,孙键;循环床炉内气固两相流动特性的数值模拟探讨[J];东北电力学院学报;2004年02期
20 欧阳洁,孙国刚;气固两相流动系统基本特征的大规模模拟[J];纯粹数学与应用数学;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李少华;郭婷婷;王国徽;徐忠;;气垫叶栅内气固两相流动特性的数值模拟[A];“加入WTO和科学技术与吉林经济发展——机遇·挑战·责任”吉林省第二届科学技术学术年会论文集(上)[C];2002年
2 王淑彦;陆慧林;刘文铁;沈志恒;赵云华;;双尺度均匀化方法研究循环流化床气固两相流动[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
3 钱龙;陆勇;;气固两相流颗粒相浓度测试方法的研究进展[A];能源总量控制的途径与对策——第9届长三角能源论坛论文集[C];2012年
4 郑洋;陈信义;;芪龙颗粒、芪蛭颗粒治疗NSCLC高凝状态的疗效观察[A];中华中医药学会第二届岐黄论坛——血液病中医药防治分论坛论文集[C];2014年
5 袁林;;八味菖菊颗粒的制备与临床应用[A];2012年中国药学大会暨第十二届中国药师周论文集[C];2012年
6 崔峰;王希麟;张会强;;存在射流扰动时后台阶气固两相流动的流场显示[A];流动显示’2002第五届全国流动显示学术会议论文集[C];2002年
7 王珍珍;郭晓青;董青;侯丽;;芪龙颗粒、芪蛭颗粒影响非小细胞肺癌高凝状态相关指标的临床研究[A];中华中医药学会第二届岐黄论坛——血液病中医药防治分论坛论文集[C];2014年
8 ;红茶咖啡减肥颗粒(速溶型)[A];第二届全国中药商品学术大会论文集[C];2010年
9 杨晓玲;;(100)高氯T颗粒乳剂中非T颗粒的产生[A];中国感光学会第六届青年学术交流会论文集[C];2002年
10 李科群;Oliver Braaβ;Bernd Niemeyer;罗行;;固定床颗粒亲合吸附研究[A];第三届全国传质与分离工程学术会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵云华;稠密气固两相流动的颗粒相二阶矩模型及数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 陈巨辉;基于大涡模拟—颗粒二阶矩的两相流动与反应数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 刘敏;稠密气固两相流动中颗粒聚集现象的研究[D];清华大学;2004年
4 刘欢鹏;应用LES-DSMC方法研究流化床气固两相流动特性[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 王迎慧;磁流化床气固两相流动特性及其应用的研究[D];东南大学;2005年
6 嵇峰;管束间气固两相流动的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2007年
7 李健;气固两相流动参数静电与电容融合测量方法研究[D];东南大学;2016年
8 杨世亮;流化床内稠密气固两相流动机理的CFD-DEM耦合研究[D];浙江大学;2014年
9 文平平;双组分颗粒分离的动力学过程研究[D];北京理工大学;2016年
10 范念念;从单颗粒受力到群体运动特征的推移质研究[D];清华大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡霄乐;细弯管内多粒径颗粒的气固两相流动规律分析[D];浙江工业大学;2015年
2 朱效宇;提升管气固两相流动特性及非线性特征分析[D];东北电力大学;2017年
3 卢冰;基于粗糙颗粒的稠密气固两相流动模拟研究[D];浙江工业大学;2014年
4 魏欣越;利用核磁共振技术研究木材载荷与磁共振二阶矩之间的关系[D];内蒙古农业大学;2018年
5 李翔宇;基于各向异性二阶矩模型的液固流化床流动特性的研究[D];东北石油大学;2017年
6 祝先胜;气力输送管内气固两相流动的数值模拟[D];华东理工大学;2015年
7 钱锋;喷动床内气固两相流动特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 谷春雨;大颗粒鼓泡流化床颗粒压力脉动分析[D];东北电力大学;2015年
9 朱俊鹏;基于PDF理论颗粒二阶矩拉格朗日模型及大涡数值模拟[D];杭州电子科技大学;2015年
10 隋盈鑫;流化床干燥器内炼焦煤气固两相流动数值分析[D];华中科技大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 吴宗翰 DigiTimes;DRAM品牌颗粒跌破2美元[N];电子资讯时报;2007年
2 通讯员 张颍;绿原糖业6000吨颗粒粕出口日本[N];兵团日报(汉);2010年
3 李春雷 李健 拓夫;丹杞颗粒项目获称 国家高新技术产业化 示范工程[N];邯郸日报;2010年
4 刘云礼;颗粒料喂兔效果好[N];中国畜牧水产报;2001年
5 陈伯华;颗粒料喂兔效果好[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2007年
6 陕西省秦始皇兵马俑博物馆 容波;博物馆室内颗粒物研究探索[N];中国文物报;2007年
7 华忠;国内应大力发展颗粒钾肥生产[N];农民日报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978