氣固流態(tài)化系統(tǒng)是典型的非線性非平衡系統(tǒng),呈現(xiàn)出復(fù)雜的時空多尺度結(jié)構(gòu),因此需要使用多尺度方法進行研究。能量最小多尺度(Energy-Minimization Multi-Scale,EMMS)模型已經(jīng)在氣固流態(tài)化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,其中介尺度結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性條件對于深入認識氣固流態(tài)化系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。穩(wěn)定性條件與體系的能量消耗密切相關(guān),為探索穩(wěn)定性條件的作用機理及其與能耗之間的定量關(guān)系,本論文應(yīng)用基于浸入邊界法的直接數(shù)值模擬(direct numerical simulation,DNS)方法分析流態(tài)化體系的非均勻結(jié)構(gòu),在具有顆粒解析尺度的分辨率下驗證EMMS模型穩(wěn)定性條件,即流體用于懸浮輸送單位質(zhì)量顆粒的能耗Nst趨于最小。與基于擬顆粒模型的驗證工作相比,本工作主要取得了以下兩方面進展:首先,本論文使用的直接數(shù)值模擬方法能夠較好地保留守恒方程的特征,具有較高的數(shù)值模擬精度,從而在更嚴格的意義下進行能耗統(tǒng)計,并且支持對真實物性體系的流態(tài)化過程進行模擬;另一方面,本論文通過在力平衡方程和穩(wěn)定性條件中引入加速效應(yīng),考察了不同顆粒初始分布狀態(tài)下的能耗變化趨勢,從而使穩(wěn)定性條件的驗證工作更加全面和...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 針對氣固流態(tài)化系統(tǒng)的實驗及理論研究
    1.3 三類常見的數(shù)值模擬方法
        1.3.1 雙流體模型
        1.3.2 顆粒軌道模型
        1.3.3 直接數(shù)值模擬
    1.4 IBM的發(fā)展和應(yīng)用
    1.5 氣固流態(tài)化系統(tǒng)的能耗統(tǒng)計工作
    1.6 本文研究內(nèi)容
第2章 基于浸入邊界法的直接數(shù)值模擬
    2.1 控制方程
    2.2 控制方程的數(shù)值求解
    2.3 數(shù)值模擬的并行化
    2.4 模型驗證
        2.4.1 單顆粒繞流
        2.4.2 顆粒群繞流
    2.5 本章小結(jié)
第3章 EMMS模型穩(wěn)定性條件的驗證
    3.1 EMMS模型
    3.2 EMMS模型穩(wěn)定性條件
    3.3 加速度的引入
    3.4 局部空隙率的計算
    3.5 懸浮輸送能耗的變化趨勢
    3.6 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果



本文編號：3781081