用直接数值模拟方法对流化床内颗粒运动区域的研究

采用直接数值模拟技术 ,跟踪离散颗粒场中的每一个颗粒 ,对不同直径和密度的颗粒在流化床内的流化运动区域进行了探讨研究。结果表明 ,不同直径和密度的颗粒在流化床内的流化区域有显著的差异。在颗粒密度相同 ,颗粒直径取正态分布时 ,小颗粒在床内大部分集中在床层的上方 ,大颗粒的运动密集区域在床的下半部分。当颗粒直径相同而密度取正态分布时 ,轻颗粒的活动范围趋向于床层的上方 ,重颗粒的运动区域分布与轻颗粒相反。还发现 ,粒径变化对颗粒流化区域的影响大于密度变化所造成的影响。     

流化床中颗粒运动与壁面换热的混沌特性

本文用新近发展起来的混沌理论,对流化床内壁传热表面温度波动进行了分析研究,发现温度变化具有显著的混沌特性。在快速傅里叶变换为宽带频谱难以分析的情况下,混沌分析可以从吸引子的演变发现其变化规律。     

喷动床气固流动特性的三维CFD-DEM数值模拟

开展了柱锥形气固流动特性的CFD-DEM耦合三维数值模拟研究。气相场采用基于欧拉坐标体系的k-ε双方程湍流模型,固相场采用基于拉格朗日坐标体系的DEM直接数值模拟方法,跟踪离散颗粒场的每一个颗粒,考虑颗粒与颗粒(壁面)之间的碰撞力、曳力、重力、Magnus升力、saffman升力。颗粒之间的碰撞采用Hertz-Mindlin无滑移模型计算。模拟对象为柱锥形喷动床,其直径为0.152 m,喷口直径为0.019 m,模拟颗粒数22万,探讨了喷动床中射流随时间的发展,不同气速下床内气固流动结构,以及颗粒速度与颗粒浓度的分布,并与实验数据进行了对比。     

从软、硬球模型探讨颗粒自转对流化状态的影响

发展流化床燃煤锅炉在国内外均受到广泛重视并被许多国家列为洁净煤燃烧技术之一．然而,一些涉及流化床基础理论的问题至今尚需进一步研究。针对流化床内颗粒自转是否对流化状态产生影响这一众多研究者所关心的问题,本文采用数值模拟的方法,分别用软、硬球模型对该问题进行了研究探讨,得到了与之相关的结论。     

喷动流化床的数值模拟研究

本文借鉴 Ｃｕｎｄａｌｌ＆ Ｓｔｒａｃｋ提出的碰撞模型,将欧拉方法和拉格朗日法结合起来,建立了喷动流化床气固两相流动的数学模型,在计算机上对试验台进行了模拟,探讨了床内颗粒的运动特征。按１：１的比例建立了喷动流化床的模型试验台并进行了试验,对模拟结果和试验结果进行了比较与分析。颗粒在喷动床内的运动特征,模拟结果都能够再现出来,模拟结果与试验结果取得了很好的一致性。     

纤维集合体对PM_(2.5)过滤特性的数值模拟

本文基于对气相场的分析以及颗粒运动轨迹的计算,结合AutoCAD中的Lisp程序以及前处理软件Gambit,建立三维纤维集合体过滤介质模型来研究纤维介质对气溶胶颗粒的捕集效率。利用计算流体力学(CFD)对纤维间气固两相流动特性进行数值模拟研究,用欧拉法处理气相场的同时用拉格朗日方法处理离散颗粒场,探究不同线密度(ρ)、不同孔隙率(e)下纤维集合体对PM_(2.5)的捕集特性。结果表明:对于同一种丝束,纤维集合体的捕集效率随着孔隙率的增加而减小。在相同的孔隙率下,纤维集合体的捕集效率随着纤维线密度的增大而减少。     

滚筒干燥器中颗粒混合运动的三维数值模拟

滚筒干燥器中的颗粒混合运动是关系干燥效率的重要因素.为了研究滚筒干燥器中颗粒的混合特性,基于力学原理,采用离散元方法直接跟踪滚筒中的每一个颗粒.建立了三维数值实验平台,对滚筒中颗粒碰撞、摩擦的混合运动全过程进行了数值模拟,并着重探讨了滚筒转速、抄板半径及抄板数目等关键参数对滚筒中颗粒混合特性的影响.结果表明:随着转速的增加,颗粒混合均匀的速度加快;滚筒内壁抄板半径和数目对颗粒的混合特性也有重要影响;并发现了近壁区域颗粒的混合均匀程度比内部区域好.     

流化床传热特性的混沌研究

应用混沌理论对流化床内壁传热特性进行了研究,提出了通过瞬态传热系数时间序列在嵌入空间的吸引子去寻求流化床相同传热动力特性的观点和理论依据,提出了一种定量比较奇异吸引子的方法——吸引子轨道概率识别法。应用结果表明,该方法对吸引子具有识别能力。     

用直接数值模拟对移动颗粒层除尘的研究及实验对比

利用气固两相流数值模拟计算模型，分别采用不同粒径的移动颗粒层过滤除尘器，对不同粒径粉尘颗粒的碰撞次数进行统计，并对移动床除尘中过滤介质尺寸与粉尘粒径尺寸之间的相互选择性进行了初步研究。模拟计算了在同一风速下碰撞次数与粉尘粒径以及移动层颗粒径之间的关系。计算统计的结果与实验结果对比发现，二者存在定性上的一致。结果表明，在移动床过滤除尘器中不同粒径的过滤层对不同粒径尘粒具有明显的选择性。     

用数值模拟对循环流化床颗粒分离特性的研究

针对循环流化床铁矿粉烧结技术中的关键问题,用离散颗粒数值模拟方法对不同密度床科颗粒在床内的分布进行了数值模拟。数值模拟将气相场和离散颗粒场分别用欧拉方法和拉格朗日方法进行处理,在每一时间步长内对气相场和离散颗粒场的相互作用进行耦合,得出了石英砂和铁矿粉混合床料在循环流化床内的分离规律。数值模拟结果与国外相同研究的实验结果进行了对比,验证结果表明本文所得到的模拟结果具有较高的准确性。