本文關(guān)鍵詞：鼓泡流化床氣固兩相流顆粒行為數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：流化床系統(tǒng)是利用固體流態(tài)化技術(shù)，使顆粒懸浮于流體介質(zhì)中而改變顆粒之間的接觸形式，使顆粒具有擬流體性質(zhì)的工業(yè)設(shè)備。流化床最早出現(xiàn)于化工工業(yè)，隨后引入能源行業(yè)，并引發(fā)了巨大的技術(shù)變革。鼓泡流化床是流化床設(shè)備中重要的一類，在能源、化工、冶金、制藥和生物工程等行業(yè)內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用，對(duì)鼓泡流化床運(yùn)行機(jī)理的探索一直是研究的熱點(diǎn)。 經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，鼓泡流化床內(nèi)氣固兩相流動(dòng)的研究已經(jīng)取得了初步的成果，并得到了流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及部分顆粒動(dòng)力學(xué)特性，奠定了一定的理論基礎(chǔ)。隨著研究的深入，更多的問(wèn)題呈現(xiàn)了出來(lái)，比如對(duì)顆粒小尺度上的動(dòng)力學(xué)特性的研究及相關(guān)模型參數(shù)的影響等。本文針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的模擬研究，主要分析了顆粒的動(dòng)力學(xué)特性。 本文依據(jù)歐拉-拉格朗日模型的基本原理，建立了氣固兩相流動(dòng)的計(jì)算模型，氣相采用連續(xù)模型，直接求解體積平均的納維-斯托克斯方程，并加入大渦模擬方法，對(duì)Smagorinsky亞格子模型中的Smagorinsky常量進(jìn)行了改進(jìn)，采用函數(shù)形式的Smagorinsky常量；固相采用離散顆粒硬球模型，并研究了單組份和雙組份固相在鼓泡流化床內(nèi)的不同顆粒行為。對(duì)顆粒平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析，著重研究了顆粒的平移和旋轉(zhuǎn)速度脈動(dòng)情況，考察了入口空氣速度、床層高度、雙組份固相份額和不同彈性恢復(fù)系數(shù)等參數(shù)對(duì)顆粒動(dòng)力學(xué)特性的影響。 對(duì)單組份固相的鼓泡流化床氣固兩相流動(dòng)的模擬結(jié)果顯示，采用歐拉-拉格朗日法的離散顆粒模型（DPM）模擬并選用Beetstra曳力模型和0.97的法向彈性恢復(fù)系數(shù)的模擬結(jié)果與Müller等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好，而不同的模型參數(shù)對(duì)顆粒的動(dòng)力學(xué)特性具有不同的影響：曳力模型主要影響顆粒的宏觀運(yùn)動(dòng)特性，表觀氣速全面影響顆粒的運(yùn)動(dòng)特性，，而法向彈性恢復(fù)系數(shù)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)特性雖然有較大影響，但規(guī)律性不強(qiáng)。 對(duì)雙組份固相的鼓泡流化床氣固兩相流動(dòng)的模擬結(jié)果表明，采用歐拉-拉格朗日法進(jìn)行模擬，固相應(yīng)用離散顆粒硬球模型，氣相采用大渦模擬方法，其中Smagorinsky亞格子模型應(yīng)用了變化的Smagorinsky常量形式，其模擬結(jié)果與Lu等人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。由于大小顆粒的存在，床內(nèi)的顆粒碰撞較為復(fù)雜，其顆粒動(dòng)力學(xué)特性的變化規(guī)律也更加復(fù)雜。顆粒的平移速度、氣泡顆粒溫度和顆粒平移溫度等參數(shù)會(huì)隨著床層高度的升高而增加，但對(duì)顆粒旋轉(zhuǎn)特性的影響規(guī)律性不強(qiáng)。改變顆粒的固相組份對(duì)顆粒動(dòng)力學(xué)特性規(guī)律影響不大，但影響大小。法向彈性恢復(fù)系數(shù)主要影響顆粒的小尺度速度脈動(dòng)，即對(duì)顆粒平移溫度和顆粒旋轉(zhuǎn)溫度有較大影響，而對(duì)顆粒速度和旋轉(zhuǎn)速度的影響不大。
【關(guān)鍵詞】：鼓泡床 DPM LES Smagorinsky常量 顆粒溫度
【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】：2013
【分類號(hào)】：TK12
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 流態(tài)化簡(jiǎn)介11-13
• 1.3 氣固兩相流數(shù)值模擬方法13-15
• 1.4 鼓泡流化床簡(jiǎn)介15-18
• 1.4.1 鼓泡流化床基本結(jié)構(gòu)17-18
• 1.4.2 鼓泡流化床其他工業(yè)應(yīng)用18
• 1.5 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-20
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.7 本章小結(jié)21-22
• 第2章 數(shù)學(xué)模型22-37
• 2.1 引言22-23
• 2.2 離散顆粒硬球模型23-31
• 2.2.1 碰撞模型23-27
• 2.2.2 碰撞關(guān)鍵參數(shù)27-29
• 2.2.3 碰撞順序29-31
• 2.2.4 離散硬球模型總結(jié)31
• 2.3 氣相模型31-33
• 2.3.1 控制方程31-32
• 2.3.2 本構(gòu)方程32
• 2.3.3 大渦模擬方法32-33
• 2.4 曳力模型33-35
• 2.5 氣泡顆粒溫度與顆粒溫度35-36
• 2.5.1 氣泡顆粒溫度35-36
• 2.5.2 顆粒溫度36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 單組份鼓泡流化床數(shù)值模擬37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 模擬概況37-38
• 3.3 初始條件與邊界條件38-39
• 3.3.1 初始條件38
• 3.3.2 邊界條件38-39
• 3.4 模擬結(jié)果39-50
• 3.4.1 模型驗(yàn)證39-44
• 3.4.2 不同曳力模型的影響44-46
• 3.4.3 不同表觀氣速的影響46-48
• 3.4.4 不同法向彈性恢復(fù)系數(shù)的影響48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 雙組份鼓泡流化床數(shù)值模擬51-72
• 4.1 引言51
• 4.2 模擬概況51-52
• 4.3 初始條件與邊界條件52-53
• 4.4 模擬結(jié)果53-71
• 4.4.1 模型驗(yàn)證53-57
• 4.4.2 顆粒平移速度57-59
• 4.4.3 顆粒平移特性59-67
• 4.4.4 顆粒旋轉(zhuǎn)特性67-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 張猹,由長(zhǎng)福,徐旭常;循環(huán)床內(nèi)氣固兩相流中稠密顆粒間碰撞的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1998年02期

2 劉歡鵬,王淑彥,陸慧林,劉文鐵,沈志恒;DSMC-LES方法研究循環(huán)流化床內(nèi)顆粒團(tuán)聚物的流動(dòng)特性[J];化工學(xué)報(bào);2005年07期

3 金涌;夏光;;流化床管式分布器的研究[J];化工冶金;1982年03期

4 王維,李佑楚;顆粒流體兩相流模型研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2000年02期

5 仇軼,由長(zhǎng)福,祁海鷹,徐旭常;多相流動(dòng)的直接數(shù)值模擬進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2003年04期

6 賴炎顯;李春萱;楊天徐;閻新鋒;房靖華;;鼓泡流化床燃燒技術(shù)討論[J];熱力發(fā)電;2008年12期

7 歐陽(yáng)潔,李靜海;模擬氣固流化系統(tǒng)的數(shù)值方法[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);1999年04期

8 彭正標(biāo);袁竹林;;基于蒙特卡羅法的脫硫塔內(nèi)氣固流動(dòng)數(shù)值模擬[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年14期

  本文關(guān)鍵詞：鼓泡流化床氣固兩相流顆粒行為數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：352683