本文以華東理工大學(xué)多噴嘴對置式氣化爐為研究背景,采用高速攝像儀、圖像處理軟件（Image J）以及離散元（DEM）數(shù)值模擬等方法,系統(tǒng)研究了稠密顆粒射流撞擊過程的類液體行為及其不穩(wěn)定性。主要內(nèi)容如下:（1）研究了稠密顆粒射流撞擊流動模式以及顆粒粒徑、射流速度、撞擊角度和固含率等因素對流動模式和形態(tài)的影響。結(jié)果表明:隨著顆粒粒徑、顆粒射流速度的增大以及固含率的減小,稠密顆粒射流撞擊形態(tài)由顆粒膜轉(zhuǎn)變?yōu)樯⑸湫螒B(tài)。隨著撞擊角度的增大,撞擊后部分顆粒向撞擊點(diǎn)上方運(yùn)動,顆粒膜高度和寬度均增大。（2）研究了稠密顆粒射流撞擊顆粒膜的非軸對稱振蕩和波紋結(jié)構(gòu),揭示了顆粒膜不穩(wěn)定性的形成機(jī)理。結(jié)果表明,隨著射流速度的增大和固含率的減小,顆粒膜發(fā)生非軸對稱振蕩。隨著射流速度的增大,非軸對稱振蕩頻率和振幅均增大,表面波紋結(jié)構(gòu)更加明顯,且波紋傳播速度u/u0介于0.7至0.9之間。顆粒膜上波紋結(jié)構(gòu)存在疊加現(xiàn)象,并導(dǎo)致表面波紋結(jié)構(gòu)頻率降低、波長增加。顆粒膜非軸對稱振蕩頻率與射流流量脈動頻率相當(dāng),因此氣固間相互作用引起的射流不穩(wěn)定性是顆粒膜不穩(wěn)定性形成的主要原因。（3）采用DEM（離散單元法）對稠密顆粒射流撞擊進(jìn)行了... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１撞擊流原理圖??

固撞擊流進(jìn)行了研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在?ＧＰＩＳ（Ｇａｓ－ｐａｒｔｉｃｌｅＴｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ?ｓｔｒｅａｍｓ）??中可以分為射流區(qū)、撞擊區(qū)以及散射區(qū)，并且顆粒濃度和碰撞概率在撞擊區(qū)具有最大值，??因?yàn)樵谠搮^(qū)域內(nèi)顆粒間的碰撞十分頻繁，如圖２．３所示。Ｌｉｕ等［３４］在考慮顆粒自身旋轉(zhuǎn)??和相互碰撞的基礎(chǔ)上，采用基于Ｅｕｌｅｒｉａｎ－Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方法的ＤＳＭＣ方法研究了入口氣流??速度、氣固流動特征以及顆粒自身旋轉(zhuǎn)等因素對稀疏氣固撞擊流流場特征的影響進(jìn)行了??數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明，顆粒旋轉(zhuǎn)能夠產(chǎn)生附加推動力，使顆粒加速離開撞擊區(qū)，因??此在撞擊區(qū)中心顆粒濃度降低。王助良等［３５］在考慮顆粒自身旋轉(zhuǎn)特性后，采用ＤＳＭＣ??方法研究了顆粒粒徑、顆粒初始速度以及加料速率等因素對稀疏氣固撞擊流中顆粒旋轉(zhuǎn)??特性的影響。研究結(jié)果表明，顆粒旋轉(zhuǎn)主要發(fā)生在撞擊區(qū)內(nèi)，隨著顆粒初始速度、加料??速率的增大以及顆粒粒徑的減小，撞擊區(qū)內(nèi)單個顆粒的旋轉(zhuǎn)程度會増大。Ｈｅ等［３６］使用??ＤＷ－ＤＳＭＣ?（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｗｅｉｇｈｔｅｄ?Ｄｉｒｅｃｔ?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｍｏｎｔｅ?Ｃａｒｌｏ）來模擬高慣性顆粒流，用??以驗(yàn)證ＤＷ－ＤＳＭＣ模擬的計(jì)算精度和效率，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法既改進(jìn)了顆粒場的分辨??率也大大減少了模擬計(jì)算量。Ｌｉ等［３７＿３８］采用ＤＳＭＣ方法對多噴嘴對置式氣化爐內(nèi)撞擊??流的流暢特性進(jìn)行了數(shù)值模擬

離噴嘴出口?Ｚ的距離后會發(fā)生彌散，存在與劉海峰等［４１］研究結(jié)果中相同的三種不同彌散??形態(tài)。并且顆粒發(fā)生波狀彌散時，隨著氣體速度的增大，不穩(wěn)定波的波長也減小，顆粒??發(fā)生振蕩彌散時，隨著氣體速度的增大，稠密顆粒射流振蕩頻率先減小后增大，如圖２．５??所示。曹文廣等［４４］對稠密顆粒射流進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研宄，研究結(jié)果表明，顆粒表觀速度對彌??散寬度、核心區(qū)大小和彌散邊界層大小等彌散特征具有重要影響；氣固相互作用和顆粒??間碰撞是產(chǎn)生彌散的主要原因，其中氣固相互作用起主導(dǎo)作用，顆粒間碰撞會促進(jìn)彌散??模式的轉(zhuǎn)變。呂慧等［４５＃］對存在氣源擾動和旋流時的稠密氣固射流進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研??宄結(jié)果表明，稠密氣固射流存在氣源擾動時，會形成具有一定周期的鼓泡結(jié)構(gòu)。而引入??氣源擾動和強(qiáng)旋能夠得到更大的彌散角，從而顆粒的快速彌散得到了促進(jìn)。彭正標(biāo)等［４８］??采用ＤＥＭ?（離散單元法）軟球模型耦合ＣＦＤ對流化床中的稠密氣固兩相流進(jìn)行了模擬??研究，研宄結(jié)果表明，ＤＥＭ?（離散單元法）軟球模型耦合ＣＦＤ的方法能夠準(zhǔn)確反映流??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3123052