【摘要】：在曳力模型的研究中,相間交換系數(shù)模型和單顆粒曳力模型的準(zhǔn)確描述是氣固兩相流的模擬難點(diǎn)所在。本文通過(guò)基于分形維數(shù)的presemt單顆粒曳力模型對(duì)Huilin-Gidaspow、Gidaspow、Syamal-Obrien三種相間交換系數(shù)模型進(jìn)行修正,得到了修正后的Huilin-Gidaspow模型更符合課題組實(shí)驗(yàn)臺(tái)納米聚團(tuán)流化無(wú)氣泡、非環(huán)核、床層膨脹率高特點(diǎn)的結(jié)論。在不同分形維數(shù)下對(duì)present曳力模型進(jìn)行模擬研究,結(jié)果表明隨著分形維數(shù)的增加,流化高度增大,固含率數(shù)值降低,軸向徑向固含率穩(wěn)定性增強(qiáng)。在不同風(fēng)速下將present模型與基于經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)心球solid曳力模型、基于固定滲透率的uniform曳力模型及基于雙層滲透率結(jié)構(gòu)的two layer曳力模型進(jìn)行模擬研究。模擬結(jié)果表明,流化風(fēng)速和曳力模型共同作用影響最終的流化高度。不同模型的流動(dòng)特點(diǎn)也呈現(xiàn)出很大的差異:solid模型和uniform模型有FCC顆粒環(huán)核流動(dòng)的特點(diǎn);two layer模型在較大風(fēng)速下有氣泡產(chǎn)生、邊壁兩側(cè)速度方向相反;present模型無(wú)明顯環(huán)核流動(dòng)現(xiàn)象,無(wú)氣泡,漩渦多,氣固混合性好。將上述模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析,在三種多孔球曳力模型中,present模型當(dāng)風(fēng)速5cm/s-7cm/s之間、位置處于中下部時(shí),模擬結(jié)果較為準(zhǔn)確、適用性強(qiáng)。因此,自主擬合的沿徑向變滲透率模型在一定程度上能夠預(yù)測(cè)納米顆粒聚團(tuán)流化特性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1
【圖文】：

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖下面簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如圖 2-1 所示。中間圓柱形提升管是納米顆粒聚容器，長(zhǎng) 2m，內(nèi)徑 5cm。圓柱形提升管下面是由直徑為 5mm 玻璃珠填裝置。左下方裝置依次是提供高壓頭的空氣壓縮機(jī)，用來(lái)去除水分的干燥控制流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，這樣可以調(diào)節(jié)速度的空氣進(jìn)入布風(fēng)裝置。提升有布袋除塵器，回收被吹出去的納米聚團(tuán)，該部分顆粒不再參與循環(huán)。有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用壓力傳感器測(cè)量管內(nèi)壓力從而計(jì)算床層壓降，通過(guò) P統(tǒng)和取樣方法可以測(cè)量聚團(tuán)直徑。數(shù)值模擬的物理模型就是提升管部分。由于工況較多，需要加載自定義模到時(shí)間成本、計(jì)算工作量等諸多因素，此次模擬建立二維模型。模型按心提升管建立，即長(zhǎng) 2m、寬 5cm 的矩形。管邊壁處采用加密處理，網(wǎng)格 個(gè)，網(wǎng)格圖 2 所示。實(shí)驗(yàn)材料納米顆粒的原生粒徑是 25nm，密度為 2560kg/m3，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程平均聚團(tuán)尺寸是 200μm，平均密度為 100kg/m3。實(shí)驗(yàn)初始顆粒堆積高度為的操作風(fēng)速在 3cm/s-9cm/s 之間。

）網(wǎng)格劃分圖 （b）局部放大圖圖 2-2 網(wǎng)格劃分圖介中已經(jīng)介紹了兩相流模擬有兩種方法，離散顆粒模型和雙流種模型的優(yōu)缺點(diǎn)。考慮到本文模擬對(duì)象顆粒較為稠密，結(jié)素，本次采用雙流體數(shù)學(xué)模型，下面將介紹其基本公式。氣體和固體的控制方程，g 代表氣相，s 代表固相。 · = 0 · = · | | ( ) · ( ) = 0 )

= [34 134( 2) 208( 2)104( 2)]Re 0 8（2-18這個(gè)公式回歸系數(shù)為 0.985，適用于小球雷諾數(shù)范圍在 0.1-100 之間，k/d2 0-1。由于滲透率是關(guān)于孔隙率和顆粒直徑的函數(shù) = 3 2150 1 2（2-19那么 k/d2就是只與顆�？紫堵� 有關(guān)的函數(shù)，相當(dāng)于一個(gè)結(jié)構(gòu)特征。在雙流體模型模擬中，顆粒只能輸入一個(gè)固定的滲透率和直徑，為了與型對(duì)照，我們將 k/d2選擇為 0.00216388，目的是與 present 分形維數(shù) 2.7 模構(gòu)對(duì)應(yīng)，具體原因在下文闡述。按照 k/d2特定的選值，uniform 公式變?yōu)?=33.711 0 8（2-20（3）雙層滲透率（two layer）模型臺(tái)灣學(xué)者 Jyh-Ping Hsu 和 Yu-Heng Hsieh 在 2002 年發(fā)表了文章《聚團(tuán)在曳力：雙層模型》，提出了具有雙層滲透率結(jié)構(gòu)的聚團(tuán)在流體中的受力情況中物理模型如圖，小球分為內(nèi)層和外層，可以有不同的孔隙率，小球在無(wú)域內(nèi)，左邊界有風(fēng)速入口。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 曹鑫;盧春喜;劉夢(mèng)溪;陸元寶;王祝安;;流化床提升管中脫油油砂顆粒固含率的軸向分布[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);2013年05期

2 吳誠(chéng);高希;成有為;王麗軍;李希;;湍動(dòng)流化床過(guò)渡段固含率分布特征的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬[J];化工學(xué)報(bào);2013年03期

3 王W

本文編號(hào)：2780800