發(fā)布時間：2020-12-04 23:46

　　氣固噴動床由于其優(yōu)良的傳熱傳質效果被廣泛的應用于高效燃燒、制藥涂層、顆粒造粒等工業(yè)生產中。目前,學者對于噴動床內稠密氣固兩相流動中強烈的多尺度非線性的相間作用機理的尚未完全了解。近年來,隨著計算機水平以及數值模擬技術的不斷發(fā)展,采用數值模擬方法對稠密氣固兩相流系統(tǒng)模擬愈加高效與精確。本文采用計算流體力學與離散單元法相結合的方法（CFD-DEM）求解三維氣相與固相的運動方程,采用Fortran語言進行編程計算。并引入了液橋力,分別對包含干、濕顆粒的噴動床內的氣固兩相流動與傳熱特性進行數值模擬研究。首先采用自主編譯的程序對噴動床內兩相流動特性進行了模擬,在此基礎之上,對床內顆粒的混合特性及其影響因素進行了研究,并利用Lacey指數定量分析了床內顆�；旌蠒r的進程,模擬得到了顆粒混合序列圖、氣體和顆粒速度分布、顆粒運動矢量圖、床內顆粒能量隨時間變化圖、顆粒整床以及各特定區(qū)域混合指數隨時間的變化、顆粒物性變化時整床顆�；旌现笖捣植�。結果表明:床內顆粒所蘊含的能量主要為重力勢能;氣固兩相速度分布趨勢相近,但數值相差較大;除環(huán)隙區(qū)外,不同尺寸的顆粒速度大小相近;顆粒在環(huán)隙區(qū)的混合對整床顆粒混合有較大... 

【文章來源】：華北電力大學河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

顆粒初始位置

0.0 0.1a.模擬結果 b.實驗結果 c.模擬矢量圖 d. PIV 實驗矢量圖圖 3-4 模擬和實驗對比證程序的正確性，本文首先模擬了表觀氣速為 2.33 m·s-1時，球型顆粒的流動狀態(tài)。并拍攝了相同條件下噴動床內顆粒流4 為模擬結果和實驗對比圖。通過對比可知，模擬與實驗結果上均吻合較好。5 為床高為 0.3 m 處的實驗與模擬的顆粒時均速度分布，從圖驗結果有較高的吻合度。由此也可以充分驗證出程序的可靠。0.60.81.01.2(m/·s1-)實驗模擬

受噴射氣流夾帶向上運動，由于氣體的擴散作用，曳力不斷減小，顆粒垂直方向呈先加速后減速度的趨勢，最終達到床體上部顆粒較為密集的區(qū)域。在此過程中顆粒由于碰撞力的作用以及徑向的曳力作用逐步由床內中心附近向靠近壁面的兩側擴散。并在床體上部顆粒密集區(qū)域完全轉為向兩側運動。在靠近壁面的區(qū)域由于曳力較小，顆粒運動由重力主導并開始下行回到床體下部密集區(qū)域。在該區(qū)域，顆粒由于氣體的卷吸以及顆粒間碰撞的作用逐步由靠近壁面的區(qū)域斜下方向流動移動至噴口上方，進入噴射區(qū)域，重復上述循環(huán)過程。值得指出的是，在混合過程中床層膨脹高度存在明顯的波動現象，而混合達到穩(wěn)定狀態(tài)后，膨脹高度較為穩(wěn)定。這是由于模擬的初始狀態(tài)為完全分離狀態(tài)，下方顆粒均為大顆粒，顆粒對氣體的反作用力較強，氣體對顆粒的夾帶效果有限。而后，隨著噴動時間的增加，一方面小顆粒逐步進入噴動區(qū)，減弱了對氣體的反作用；另一方面，床層頂部的大顆粒逐步回落，床層頂部密集區(qū)域的大顆粒減少，對下部顆粒的阻礙作用降低。兩者共同作用使得床層高度增加。隨著混合程度的不斷加深，床層膨脹高度趨于穩(wěn)定。從中可以看出，噴動床內大顆粒的流動形態(tài)決定了整體顆粒的流動形態(tài)。


本文編號：2898455