气-固流化床反应器内双流体力学模型及其验证Ⅲ.单组分两维射流床内射流特性

在湍流两相流理论建立的双流体力学模型基础上，编写了模拟气、固相流体动力学的ＣＡＳＩＣＣ软件包。本文详细地分析了射流流化床内射流（或气泡）边界的确定方法，模拟了不同操作条件下的射流穿透深度和射流频率，所得结果与前人的经验关联式相吻合。证明了该方法可用来预测灰熔聚粉煤气化及其它与射流床相关工艺的射流特性。     

气固流化床内射流特性的研究

采用Brandani等的数学模型模拟了中心射流宽度为0.01m的二维气固流化床(高1.6m、宽0.3m)内鼓泡和射流的瞬态及时均流体动力学特性。一种典型的Geldart B颗粒――砂子(粒径为500mm、密度为2660kg/m3)作为研究的模拟物料。瞬态结果表明，床内射流产生和发展、射流崩塌后所形成气泡尺寸以及全床内的气体速度场和空隙率均存在明显的非对称性，但是由压力信号功率谱密度得到的时均压力特性则有较好的对称性。因此，对于商业化稳定运转的射流床，可以用半床模拟结果近似解释整床特性；然而，在考察射流床的瞬态特性时，半床模拟结果与整床结果存在明显偏差。     

双组分冷模射流流化床气化炉内流体动力学特性模拟

针对实际工业生产中经常遇到的多组分体系，本文选取了具有代表性意义的非等密度/直径的双组分体系(树脂和砂子)为研究对象，以Goossens等提出的平均物性法则计算了固体混合物的平均粒径和平均密度，采用欧拉－欧拉计算流体动力学模型(CFD)模拟了二维冷模射流床气化炉内，诸如气、固相流场的时空分布、时均空隙率分布、射流穿透深度等流体动力学的时空特征，所得结果与文献报道相吻合。     

循环流化床生物质气化炉内计算流体动力学模拟——鼓泡流化床内改进的颗粒床模型（英文）

采用改进颗粒床模型的CFD方法模拟了实验室规模冷模装置内鼓泡床的流体流动时空特性。模拟结果表明表观气速是影响气固动态特征和压力波动的主要因素之一：随表观气速的增大，气泡数目增加，气泡体积增大，压力波动增强；气速越高时均压降越大；在内循环鼓泡流化床内固体颗粒呈“单室”流型。上述与实验观察相吻合的模拟结果将有助于放大和设计商业化的内循环流化床生物质气化炉。     

加压流化床流化性质的实验与模拟研究

在二维射流流化床装置中,考察了压力对颗粒和气泡运动的影响规律.通过使用摄像技术详细的记录了压力下气泡的行为,并对其进行了分析,由此解决了较高压力下测量流态化性质较为困难的问题.数值研究通过CFD双欧拉模型模拟了带有V形分布器和中心射流的二维流化床内压力对气泡大小、床的膨胀率和射流深度的影响.实验和理论结果表明,在加压状态下,射流气速和分布板气速对气泡的产生、大小及形状有不同的影响.在较高的操作压力下,射流气速增加,气泡变长;分布器气速增大,气泡则变大;射流高度随着分布器气速的增加而降低.模拟结果与实验数据吻合较好,由此该模型为研究较高操作压力下射流流化床流化性质提供了有利的工具.     

锥形鼓泡浆液反应器内气含率和固含率轴向分布研究

在不同表观气体速度、淤浆浓度、静止液体高度和不同颗粒直径下考察了锥形鼓泡浆液反应器内气含率及固率轴向分布。由气泡聚并和破碎机理解释了气含率轴向分布规律;结合固体颗粒悬浮机理,利用沉降-扩散模型分析了操作条件影响固含率轴向分布的原因,回归出表征固含率轴向分布的特征参数——Peclet准数的数学关联式,并在相似操作条件下与园柱床内实验结果作了比较。     

Geldart B 类颗粒气固流化床内的压力波动特性(英文)

采用多通道压力采集系统测量了Geldart B类颗粒（树脂）矩形流化床(2.000m×0.300m×0.025m)内的压力波动,探索了流化床内的压力波动特征;同时采用标准方差、自相关和互相关函数分析了表观气速和静床高度对压力波动、压力波速度和压力波主频的影响。结果表明,气泡行为（如：气泡的形成、发展、聚并和破碎）是影响流化床内压力波动的主要因素;密相和稀相界面处的压力波动幅值主要由气泡崩塌决定;压力波在流化床内进行传播,并且具有明显的周期性特征;此外,压力波动、压力波速度和压力波主频均与表观气速和静床高度密切相关。     

多组分气固射流床流动特性 Ⅱ流型的划分

在３００×５０×２６００ｍｍ的二维射流流化床中,使用压力波动的功率谱分析方法,考察了９种单一、双组分混合物物性因素（粒径、密度）、操作因素（射流气速、喷口直径、静床高度、环隙气量）对射流流化床的三种流型：气泡串、射流、喷流相互转变的影响。结果表明,在较低静床高时,随着射流气速的增大,射流床内流型由气泡串、射流过渡到喷流;而静床高较高时,射流气速增大仅由气泡串过渡到射流。环隙气量增大、粒径增大、密度增大,喷流流型出现较困难,最后得出了流型转变图及转变的定量关系式     

射流流化床煤气化炉中气固流动和传热、传质的CFD模拟研究

通过双流体模型对射流流化床煤气化炉进行了CFD（Computational Fluid Dynamics,计算流体力学）模拟。模拟着重分析了流化床气化炉气固流动的特性和传质、传热过程。结果表明,流化床中气固两相的传热、传质过程与气体和颗粒的运动特性密切相关。     

气-固流化床反应器内双流体力学模型及其验证 Ⅱ.单组分两维射流床内流场特性分析

由以质量、动量和能量三大守恒定律为基础的湍流两相流理论出发,建立了描述气固流化床内两相流动的数学模型;在微型计算机上编写了相应的数值计算和图形处理程序;为了验证模型的可靠性,本文着手模拟与分析了单组分颗粒体系两维射流流化床内气、固相速度场、空隙度和压力场随时间、空间变化规律;得到了与前人实验结果相吻合的结论。     

两段式气流床煤气化炉内气固流动数值模拟研究

建立了两段式气流床煤气化炉内气固两相流动的三维计算流体力学（CFD）模型,将气体视为连续介质,在Euler坐标系下考察气相的运动;将颗粒视为离散体系,在Lagrange坐标系下研究颗粒的运动。利用所建CFD模型对基本设计尺寸和操作条件下的两段式气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟,给出了两段式气流床煤气化炉内的气固两相流动的规律和颗粒的分布规律。在此基础上,针对不同的结构(喉口直径变化)和不同的操作条件（两段气固进料量变化）进行了一系列的模拟比较。结果表明,喉口直径的变化对于炉内气固两相流动及颗粒分布有重要影响。随着喉口直径减小,喉口附近区域的气相回流增强,颗粒运动轨线变得更加曲折,颗粒分布发生明显变化。两段气固流量的改变可以明显改变炉内气固流动,随着一段反应区的气固流量增加和二段反应区气固流量减小,一段反应区内的气相回流更加显著, 二段反应区气相回流减弱,颗粒螺旋上升运动增强,反应器边壁处颗粒浓度增大,颗粒沉积现象减弱。     

气—固流化床反应器内双流体力学模型及其验证：Ⅱ.单组分两维射…

由以质量，动量和能量三大守恒定律为基础的湍流两相流理论出发，建立了描述气－固流化床内两相流动的数学模型，在微型计算机上编写了相应的数值计算和图形处理程序，为了验证模型的可靠性，本文着手模拟与分析了单组分颗粒体系两维射流流化床内气，固相速度场，空隙度和压力场随时间，空间变化规律；得到了与前人实验结果相吻合的结论。     

气液并流向上三相流化床流体流动性质的研究

本文研究气液并流向上兰相流化床的一般流体流动性质。阐明了不同性质及粒度的固体颗粒、流化床静止床高、气体及液体的表观线速、气体分布板结构等参数对床层的均匀性、气体及液体滞留量、床层膨胀高度及气泡形态及大小等影响的一般规律。提出了在液固两相流化床中通入气体后,床层膨胀比随着气体速度的增大而变化的规律具有五种不同类型。用气泡上升的平均真实速度V_g/ε_g作为V_g及V_L的函数作图,可以表明气体及液体的表观线速对气体滞留量及气泡大小的影响,并用在流化床上部的照片直观地表明了这一点。最后用关联式将本文数据进行关联,误差在±10%以内。     

气-固流化床反应器内双流体力学模型及其验证Ⅰ.数学模型和计算方法

从湍流两相流理论出发，详细推导了描述气固流化床内两相流动的双流体力学模型，根据方程的封闭性原理给出了所需本构关系的表达式；针对模型方程的非线性、耦合性和形式相同等特点，集合气固流化床内εｇ＋εｓ＝１及εｓ＜εｓ，ｍａｘ的限制，在数值计算上提出了改进的ＳＩＭＰＬＥ算法。在微型计算机上开发了ＣＡＳＩＣＣ软件包，其计算程序在ＮＤＰＦｏｒｔｒａｎ环境下执行，可以给出稳态或非稳态的二维直角坐标系或园柱坐标系下，气、固相速度场、压力场和各相体积分数这些基本变量的数值解，然后用ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋语言开发的绘图程序给出描述床内流体动力学的直观图象。     

循环流化床(CFB)煤/焦气化反应的研究 Ⅰ.操作气速、固体循环速率对循环流化床气化反应的影响

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器上，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速、固体循环速率）的气化反应。研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小、固体颗粒循环速率的增加而增加。即在ＣＦＢ床中，提高气体、固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行。ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。     

循环流化床（CFB）煤／焦气化反应的研究：I.操作气速,固体循环速率 …

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速，固体循环速率）的气化反应，研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小，固体颗粒循环速率的增加而增加，即在ＣＦＢ床中，提高气体，固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行，ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。     

木屑在鼓泡流化床和循环流化床中气化特性的对比研究

对木屑在内径分别为0.3m×0.3m的鼓泡流化床气化炉（BFBG）和内径0.4m的循环流化床气化炉(CFBG)中的气化特征进行了对比，重点考察了当量比对生物质气化特性的影响。实验结果表明,在相同当量比下，由于CFBG操作气速明显高于BFBG，床内强烈的气固传热传质，使得CFBG可以获得较高的热解速率,同时可以使 CFBG在较高温度下运行。较高的运行温度不仅有利于二次裂解气化反应，使可燃气体质量明显好于BFBG，同时也减少了燃气中焦油的量。在较低气化当量比下(ER≤0.28)，CFBG比BFBG可以获得更高的气体产率、碳转化率和气体效率;在较高当量比下,(ER＞0.28)，CFBG和BFBG的气体产率、碳转化率和气体效率则相差不大。     

多组分气固射流床流动特性：Ⅰ.压力波动的测试装置与数据处理方法

开发了一套具有多路循环，现场显示功能的压力测试装置。在３００×５０ｍｍ二维气固射流床中采用多组分混合物，对带有喷口的气固流化床的三种流型：气泡串、射流、喷流进行了分段功率谱、压力波动的直方图和概率统计分析的研究。并报导了混合物的功率谱密度图及直方图。     

喷嘴式分布器射流流化床的模拟研究

在D300mm喷嘴式分布器射流流化床上利用双流体模型结合颗粒动力学理论对空隙率分布进行了模拟计算。模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上运用该模型预测了不同喷嘴仰角对床内空隙率分布的影响规律。预测结果表明,喷嘴仰角改变将会影响床层空隙率。     

双射流流化床流动特性的研究

在一300×2600mm二维双射流流化床中,采用多路压力信号采集装置,详细研究了射流气速、射流喷口管间距离、静床高度、物性参数对双射流流化床射流流动特性的影响,发现双射流从单独存在到两射流在其射流区内发生射流合并可由压力波动时间序列的功率谱主频和Hurst指数的变化定量确定,结果还表明,双射流流化床管间距减小时,射流在射流区发生合并的射流气速降低;而管间距相同时,静床高变大,射流在射流区发生合并的射流气速也降低;对于相同粒径的固体颗粒,颗粒密度增大使得射流在射流区发生合并的射流气速变大。