細(xì)顆粒物沉積現(xiàn)象在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要作用,如通風(fēng)系統(tǒng)、污染物控制和工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)。上述工藝所涉及的壁面或多或少存在粗糙結(jié)構(gòu)。由于連續(xù)運(yùn)行和長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣表面的緣故,使設(shè)備表面存在缺陷,例如裂縫和變形。顆粒沉積在壁面上導(dǎo)致設(shè)備工作效率降低,嚴(yán)重時(shí)甚至損壞設(shè)備。因此,顆粒沉積行為引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。顆粒沉積是一種非常復(fù)雜的現(xiàn)象,尤其是在粗糙的表面上,顆粒的運(yùn)動(dòng)受到許多因素的影響,如顆粒的性質(zhì)、壁的形態(tài)和流動(dòng)特性等。氣流攜帶顆粒在壁面流動(dòng)時(shí),在重力沉降和氣體湍流的共同作用下顆粒會(huì)傾向于向壁面移動(dòng)并沉積。此外,粗糙壁面不規(guī)則的波峰和波谷增加了壁面附近的氣體擾動(dòng),加速了顆粒與壁面之間的相互作用。因此,綜合考慮顆粒間以及顆粒與壁面的碰撞、回彈、沉積等運(yùn)動(dòng)對(duì)闡明顆粒沉積機(jī)理具有重要意義。本文采用計(jì)算流體力學(xué)與離散單元法耦合（CFD-DEM）對(duì)氣固兩相流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。氣相采用雷諾應(yīng)力模型和近壁面兩層模型預(yù)測(cè)流道內(nèi)近壁面流動(dòng)狀況,顆粒相采用離散單元法中軟球模型,根據(jù)牛頓第二定律跟蹤顆粒運(yùn)動(dòng)情況。忽略顆粒對(duì)流體的影響,僅考慮顆粒間、顆粒與壁面、氣體對(duì)顆粒的三向耦合。首先對(duì)細(xì)顆粒顆粒粒... 

【文章來(lái)源】：東北電力大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－２接觸力模型系統(tǒng)??顆粒在相互碰撞中會(huì)受到切向力和法向力可由下式表示：??

?第２章氣固兩相流數(shù)值算法????所受到的流體力主要是由粘性剪切流導(dǎo)致的，包括空氣曳力外和剪切提升力ＦＬ。如圖２－３??所示，考慮球形顆粒與光滑壁面接觸時(shí)的受力情況。圖中放大顆粒與壁面接觸的半徑尺寸。??簡(jiǎn)單的力平衡模型認(rèn)為：空氣流場(chǎng)中顆粒脫離壁面是由于流體力的法相分量能夠克服粘附??力與赫茲力的合理和重力。近壁面附近的空氣速度可由平均值和脈動(dòng)分量來(lái)表示，顆粒受??到的流體力也由平均值（剪切層）和脈動(dòng)分量（粘性結(jié)構(gòu)層）總和計(jì)算。??個(gè)心??ｖ??、??、??、??Ｖ??§Ｆ〇?Ｆ?ａ??１？霉夢(mèng)??．■－?、??圖２－３沉積于壁面上顆粒受力??為方便比較，將各項(xiàng)力轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱形式，即Ｆ表示為，。??Ｆ??Ｆ＋?＝丁?（２－４２）??ｖ?ｐ??引入無(wú)量綱距離、無(wú)量綱半徑分別為：??ｙ＋?＝，?（２－４３）??（２－４４）??Ｖ??Ｏ’Ｎｉｌｌｌ４６：！提出了粘性流體中球形顆粒的線(xiàn)性化Ｎ－Ｓ方程分析解：??匕＝師嘗０?（２－４５）??式中：＜／／考慮壁面效應(yīng)的Ｓｔｏｋｅｓ曳力修正系數(shù)，為１．７００９。得到無(wú)量綱曳力：??Ｋ＝３２．０４（ｒ；）２?（２－４６）??ｓａｆｆｍａｎ提出了針對(duì)小顆粒在低速剪切流中的平均提升力：??Ｆ一”?—?（２－４７）??粘性剪切層內(nèi)平均提升力為：??ｄ？＃＿?＝?６．４８（ｒ；）３?（２－４８）??脈動(dòng)剪切層與主流速度振幅有關(guān)的無(wú)量綱提升力：??Ｆ；｝＝０Ｍ（ｒ；）４?（２－４９）??－１３－??

（ｒ；）３?（２－５０）??ＪＫＲ模型中提出了將顆粒拉離壁面的力：??ＦＰ〇＝＾ｒｒｐ?（２－５１）??考慮本文計(jì)算條件與文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)總結(jié)，得到無(wú)量綱表面力：??；？＋?２６３?＋??ＦＰ〇＝－＾ｒＰ?（２－５２）??ｕ＊??壁面與顆粒間摩擦系數(shù)為ｙ？ｆ，考慮顆粒在壁面上滑動(dòng)條件：??Ｆｎ＾ＭＦ：＋Ｇ＋￣ＦＤ?（２－５３）??顆粒在壁面上滾動(dòng)條件：??Ｆ＋Ｄ＞０．５ｉｒ＾－｛Ｆ；ｏ＋Ｇ＋－Ｆｌ）?（２－５４）??ｒＰ??各力的變化趨勢(shì)隨無(wú)量綱半徑變化如圖２－４所示，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于無(wú)量綱半徑小于１??的顆粒，由于提升力相對(duì)于表面力很小，顆粒沉積于壁面后氣流難以將顆粒拉離壁面，而??此時(shí)顆粒的滾動(dòng)和滑動(dòng)更容易實(shí)現(xiàn)。??？?１０６????／Ｖ’?．??「?夕＊？＊＊＾＊？?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｆｏｒｃｅ??，欲’?Ｄｒａｇ?ｆｏｒｃｅ??「＾＊＊＾５＊＊＊?Ｌｉｆｔｉｎｇ?ｆｏｒｃｅ??Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ?ｌｉｆｔｉｎｇ?ｆｏｒｃｅ??ｒ??１０－５０??．?ｘ?．?，?，?．?＾?．１?．?．?，？，？？＜?．?．?＾?，?ｃ?，?．?１??ｉ〇＊２?ｉ?〇＇５?ｉｏ°?ｉｏ＊??ｒ?＋??圖２－４顆粒受力隨無(wú)量綱半徑變化??２．４計(jì)算方法及模型驗(yàn)證??本文應(yīng)用基于壓力的分離式算法進(jìn)行計(jì)算，采用有限容積法對(duì)連續(xù)相控制方程進(jìn)行離??散，應(yīng)用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法對(duì)顆粒相進(jìn)行計(jì)算。壓力與速度耦合采用ＳＩＭＰＬＥ算法，對(duì)流??項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式進(jìn)行離散，擴(kuò)散項(xiàng)釆用中心差分格式離散。其中合理的時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)顆??粒的碰撞、擠壓、變形、反彈有很大影響。若時(shí)間步長(zhǎng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3270269