本文關(guān)鍵詞：基于Fluent軟件的流化床的氣固兩相流模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 氣固流化床是能源、化工、冶金、石油等行業(yè)的重要設(shè)備。與傳統(tǒng)的反應(yīng)器及燃燒設(shè)備相比較,它具有設(shè)備大型化、過程易于控制、傳熱傳質(zhì)效率較高、床內(nèi)溫度分布較均勻等優(yōu)點(diǎn)。由于其廣闊的應(yīng)用前景使它自誕生的幾十年來倍受人們的關(guān)注,但床體內(nèi)氣固兩相存在強(qiáng)烈的非線性、復(fù)雜性作用使人們對床層內(nèi)的流動規(guī)律尚不十分清楚,從而導(dǎo)致了流化床設(shè)備的設(shè)計與放大方面存在很多困難。以載有Geldart B類顆粒的二維鼓泡流化床為研究對象,利用Fluent商業(yè)計算流體力學(xué)軟件包,以雙流體模型為基礎(chǔ)對床層流場進(jìn)行數(shù)值模擬。主要研究了Fluent軟件兩相流模型的應(yīng)用和計算區(qū)域的網(wǎng)格劃分方法,采用有限容積法離散控制方程,研究了時間步長、松弛因子以及求解器的選擇效果;分析了雙流體模型控制方程的建立、封閉模型方法、壁面邊界條件、氣固曳力模型和顆粒相粘度模型等對模型應(yīng)用的影響,并且自編基于不同理論基礎(chǔ)的兩個曳力模型模塊接入Fluent軟件。 通過對氣固兩相無滑移、氣相無滑移顆粒相有滑移、氣相有滑移顆粒相無滑移、氣固兩相有滑移四種壁面邊界條件的模擬分析,氣相無滑移,顆粒相有滑移的壁面邊界條件能夠更好地模擬鼓泡床的床層流動特性;在以雙歐拉模型進(jìn)行氣固多相流動計算時,顆粒間作用的影響要比氣固間作用的影響小得多,氣固相間曳力主導(dǎo)床層流體力學(xué)特性。 通過對k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε三種湍流模型的模擬,標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型與RNG k-ε湍流模型比Realizable k-ε模型更加適用于鼓泡床中的湍流過程。標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型的精確度要高于RNG k-ε湍流模型;通過對Gidaspow曳力模型、Koch-Hill曳力模型、Di-Felice曳力模型的模擬,三種曳力模型都可以成功地模擬單噴嘴鼓泡床中氣泡的形成過程,但在氣泡上升過程中Di-Felice曳力模型所模擬的情況與實際情況差距較大;通過改變送風(fēng)速度定性地證明了鼓泡流化床中氣體表面張力的存在。 Fluent軟件能夠進(jìn)行外部程序接入并能較好地設(shè)計或優(yōu)化鼓泡流化床設(shè)備�？紤]顆粒相對壁面邊界的滑移,忽略顆粒相粘度模型對床層的影響,利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、Gidaspow和Koch-Hill曳力模型的計算結(jié)果與流態(tài)化原理及文獻(xiàn)結(jié)果吻合性較好,雙流體模型能夠設(shè)計及優(yōu)化鼓泡流化床設(shè)備。
【關(guān)鍵詞】：鼓泡流化床 雙流體模型 Geldart B類顆粒 氣泡 曳力模型
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP319;TK124
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 前言8
• 1.2 流態(tài)化技術(shù)及氣固流化床概述8-12
• 1.2.1 流態(tài)化技術(shù)及發(fā)展8-9
• 1.2.2 氣固流化床概述9-10
• 1.2.3 氣固鼓泡床中的流動特點(diǎn)10-12
• 1.3 氣固流化床兩相流模型與研究進(jìn)展12-15
• 1.3.1 雙流體模型12-13
• 1.3.2 離散顆粒模型13-14
• 1.3.3 格子氣自動機(jī)及格子波爾茲曼方法14-15
• 1.3.4 三種模型的對比15
• 1.4 研究背景與研究內(nèi)容15-17
• 1.4.1 研究背景15-16
• 1.4.2 研究內(nèi)容16-17
• 2 雙流體模型的基本方程及實現(xiàn)方法17-27
• 2.1 雙流體模型的基本方程17-19
• 2.2 計算流體力學(xué)的實現(xiàn)方法19-21
• 2.2.1 有限差分法19
• 2.2.2 有限元法19
• 2.2.3 有限體積法19-20
• 2.2.4 三種方法的分析比較20
• 2.2.5 Fluent 軟件介紹20-21
• 2.3 顆粒相間的封閉21-23
• 2.4 氣固相間封閉關(guān)系23-25
• 2.4.1 Gidaspow 曳力模型24
• 2.4.2 Koch-Hill 曳力模型24-25
• 2.4.3 Di-Felice 曳力模型25
• 2.5 湍流模型的選擇25-27
• 3 二維對象的構(gòu)建與模擬27-37
• 3.1 實體模型的建立與網(wǎng)格劃分27-28
• 3.2 有限體積法建立離散方程28-29
• 3.3 差分方程的建立29-31
• 3.4 計算方法31-33
• 3.4.1 求解器的選擇31-33
• 3.4.2 方程離散格式的選擇33
• 3.5 計算條件33-37
• 3.5.1 時間步長的設(shè)定33-34
• 3.5.2 松弛因子的選擇34-35
• 3.5.3 初始及邊界條件的設(shè)置35-37
• 4 計算結(jié)果及分析37-50
• 4.1 氣泡的認(rèn)定37
• 4.2 不同壁面邊界條件對模擬結(jié)果的影響分析37-41
• 4.3 封閉關(guān)系對床層流動特性的影響分析41-42
• 4.4 不同湍流模型分析42-45
• 4.5 不同曳力模型分析45-47
• 4.6 氣相表面張力分析47-50
• 5 結(jié)論與展望50-52
• 5.1 結(jié)論50-51
• 5.2 展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 附錄59
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄59
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項目59

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 張戰(zhàn)鋒;塞流式厭氧發(fā)酵反應(yīng)器物料流場的CFD模擬[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 李繼濤;激光熔覆同軸送粉機(jī)理研究及裝置設(shè)計[D];中國石油大學(xué);2011年

3 李波;細(xì)粒級人造金紅石流態(tài)化行為的模擬[D];昆明理工大學(xué);2011年

4 謝德娟;1025t/h循環(huán)流化床鍋爐爐膛流場模擬及磨損分析[D];華北電力大學(xué);2012年

5 孫衛(wèi)國;流化床內(nèi)氣固兩相流動特性及流動規(guī)律的數(shù)值模擬[D];西安科技大學(xué);2012年

6 張衡;低溫?zé)煔夂置焊稍锕に囇芯颗c數(shù)值模擬[D];東北大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于Fluent軟件的流化床的氣固兩相流模型研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：273404