循环流化床提升管内气固流动的三维数值模拟研究

采用双流体模型结合基于流动结构的EMMS曳力模型,对一方形截面循环流化床提升管在同一操作气速、不同固体流率下的两种工况进行了三维数值模拟研究。得到了提升管内气固流动的三维浓度分布,并对比了二维模拟的结果。验证了EMMS曳力模型对于快速流态化三维模拟的适用性。     

六分离器循环流化床内气固流动特性的LES-DEM研究

工业生产中通常采用多分离器布置的方案增大循环流化床的容量.本文采用大涡模拟-离散单元法(Large eddy simulation-Discrete element method,LES-DEM)对六分离器循环流化床内气固流动特性进行了全循环数值模拟研究。该方法在欧拉框架下求解流体的运动,在拉格朗日框架下追踪每个颗粒的运动。结果表明:六个旋风分离器回路中存在着气固分配不均现象,旋风分离器的轴对称布置方式优于中心对称布置方式.提升管内呈现强烈的颗粒聚团行为,颗粒团的体积大致为正态分布频率,其纵横比都大于1,并且随着提升管高度先增加后减小.     

循环流化床气固曳力模型

气固曳力是稠密气固两相流动,尤其是垂直流动中的主要作用力,相应的模型也是数值模拟中准确描述气固两相运动的关键.为了解决现有经验或半经验模型的普适性问题,合理描述流动中经常发生的颗粒团聚现象及其对气固曳力的影响,从理论分析入手,运用最小能量的概念,将传统的CFD方法与宏观的系统分析方法相结合,建立了一个新的计及颗粒团聚效应的气固曳力理论模型.与现有模型相比,新模型不仅具有相同的函数变化关系,可合理地描述气固两相相互作用的物理过程,而且避免了以往经验系数不准确导致的各种误差,为稠密气固两相流动的数值描述提供了重要依据.     

流化床锅炉气固流动特性数值模拟研究

流化床内气固两相流动是典型的Euler两相流模型,对其流动特性的研究,一直是多相流领域的热点和难点。计算采用CFD方法对流化床内Euler气固两相流动特性进行数值计算,在流化风速为5 m/s,初始填料高度为5 m,计算时间持续到50 s时,得到了流化床内的流动分布以及压力分布的规律。并且在其它参数不变的情况下,计算比较了颗粒直径为0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm的工况,分析得到了颗粒直径的改变对Euler气固流动特性的影响并总结了相关变化规律。     

混合气流布置方式对循环流化床气固流动特性的影响

煤层气和煤矸石CFB混烧中,由于喷入的是可燃气体,燃烧所需的空气量及配风方式需要改变,必然会对炉内的气固流动特性产生影响.本文在煤层气和煤矸石某一混烧比下,确定所需的配风量和配风方式,通过改变混合气流的布置方式,对CFB炉内气固流动特性进行数值模拟.研究结果表明合理的布置方式可使炉内的气固混合较好,流动较稳定,且混合气流布置在两层二次风之间时,炉内密相区大部分颗粒速度较高,气固相间混合充分;密相区固体颗粒浓度较其它两种布置方式高,稀相区则相反,是比较合理的布置方式.研究结果对CFB混烧优化设计具有重要指导意义.     

快速流化床气固流动结构及其转变

本文建立了由内径100 mm、高3 m的上升管、两级下降管和两级旋风分离器构成的可视化快速流化床试验系统。采用平均粒径d_p=215μm,颗粒密度ρ_p=2600 kg/m~3,堆积密度ρ′_p=1700 kg/m~3,最小流化速度u_(mf)=0.04 m/s的石英砂,在表观气速U_g=0~5 m/s、静止床高与床径比H_0/D=1~4和循环通量G_s=0~120 kg/(m~2s)的操作范围内,研究了上升管中静止床高、表观气速和固体循环通量对快速流化床内气固流动结构及其转变的影响,并绘制了流动结构转变图。     

六回路环形炉膛循环流化床悬吊屏结构布置对气固流动影响的试验研究

在六回路环形炉膛循环流化床冷态试验台上进行冷态试验研究,考察悬吊屏的结构布置对环形炉膛气固流动特性的影响。结果表明,短边悬吊屏的有无、内环布置/外环布置和屏的数量,对六回路循环流率的大小和分布影响很小。环形炉膛上部气固流动呈现"环-核"流动结构,悬吊屏对气固流动的影响限于屏区附近,使得屏区颗粒速度和颗粒浓度减小。屏宽的变化主要引起屏区范围的扩大或缩小。短边悬吊屏布置于外环壁面附近时,离出口越近的屏其屏间颗粒浓度越大,磨损越严重。悬吊屏下部,两片屏间整个屏区颗粒速度向上且分布较均匀;炉顶附近悬吊屏壁面附近存在贴壁下降流。屏间距的减小将加重悬吊屏的磨损。     

水平环道内油水气多相流动研究

为建立自主的多相流动数据库,在水平环道中进行了一系列水－气两相、油－气两相和油－水－气三相流动试验。本文测量了各相流动中由于摩擦而产生的压力损失,计算了压差梯度并作了比较;观察了各相流动中的流型;描述了各种流型的发生、发展和变化及其与流动介质的关系,并作了相互比较。     

循环流化床内颗粒团流动的研究

循环流化床颗粒相流动具有多尺度效应:单颗粒运动的微尺度、颗粒团运动的介尺度和固相运动的宏尺度。颗粒相流动参数受单颗粒运动和颗粒聚团运动的制约,同时影响气相流动。基于气体分子运动论和颗粒动理学,建立相平均稠密气固两相流流动模型。介尺度模型考虑颗粒团与单颗粒之间、颗粒团与气相之间的动量和能量的传递和耗散。模拟计算颗粒容积份额、速度等参数与实测值相吻合。     

湍动流化床内气固两相流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学方法模拟颗粒脉动流动和κ-ε双方程模型模拟气相湍流流动,考虑气固两相间耦合作用,数值模拟湍动流化床内气固两相流动行为,获得颗粒浓度和颗粒速度分布.计算结果表明湍动流化床呈现下部密相区、上部稀相区的颗粒分布特性.在密相区,沿床径向方向颗粒浓度在床中心处低、壁面逐渐增高;在稀相区颗粒浓度分布较均匀.沿轴向方向颗粒浓度呈底部浓度高、顶部浓度低的"S"型分布.     

二维直通道内气固两相流动的实验研究

本文利用频闪激光片光源摄像和图象处理技术，对二维直通道内气固两相流动进行了实验研究，定量测定了固体粒子的运动参数、运动速度、方向．测得了粒子的运动轨迹．并得出一些有价值的结论：在本实验范围内粒子基本上沿直线运动，并处于不断加速的状态；粒子与壁面碰撞的时间极短，反弹角小于碰撞角，反弹速率小于碰撞速率．从而获得了在不同的进口气流速度及不同的通道倾角下固体粒子与固体壁面碰撞的某些规律．得到了粒子与壁面相互作用的关系表达式．为理论计算打下了基础．     

径向浓浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对气固流动的影响

本文综述了旋流燃烧器直流二次风对燃烧器区单相流动、烟气温度、煤粉燃尽及ＮＯｘ生成的影响,采用三维ＰＤＡ系统对不同直流二次风率下的气固速度分布、颗粒体积流量分布进行了测量,得出了其对气固流动的影响,分析了对燃烧器性能的影响。     

气固逆流式流化床颗粒团聚特性实验研究

气固逆流式流化床可结合气固并行上行床和下行床的优点,即较高的固含率和较低的返混,近年来逐渐受到关注.搭建可视化气固逆流式流化床实验台,采用石英砂(dp=113.5μm)颗粒为物料,对光纤探针在不同操作工况下获得的瞬时信号,采用阈值法研究了团聚物颗粒浓度、团聚物频率、团聚物持续时间和团聚物时间分率在不同轴向高度的径向分布...     

二维流化床中流动的非线性特性分析

本文建立简化二维流化床模型对其进行数值求解,对流场内九个点监测压力与固相体积分数数据。对数据进行后处理计算流场的关联维度与K熵,通过比较判别系统混沌程度与气速关系。结果显示随着气速增加,系统混沌程度增加。相空间重构图像、关联维数与K熵结果均显示出流场存在不对称,相比于相空间重构图,关联维度与K熵更精准地表示监测点时间序列的混沌强度。压力项与固相体积分数混沌程度变化并不对应。随流速增加气固交换混沌程度的较大值由中部转移至两侧并且左右数值更加趋近相同,压力关联维度在底部随速度先增后降。     

液固流化床流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,结合k-ε模型模拟液相湍流流动和颗粒动理学方法模拟颗粒流动,考虑流固相间作用曳力和虚拟质量力,建立两相流动模型方程和本构关系。模拟结果表明入口速度和曳力模型对液固流动都有一定的影响。选用不同的曳力模型,对模拟结果中固含率的径向分布影响较大,甚至改变了固含率径向分布趋势,同时分析了虚拟质量力对液体-颗粒流动分布的影响。     

稠密气固流动中颗粒聚集的定量评价

本文提出了定量评价稠密两相流动中颗粒聚集现象的参数和方法:用碰撞频率的大小估计颗粒聚集的强弱;用颗粒体积分数的标准偏差评价流场中颗粒分布的不均匀程度;用颗粒分布的相关系数衡量流动的相似性;用颗粒体积分数的概率分布和颗粒分布曲线描述流场细节;用高密集区域颗粒数目比例和稀疏区域面积比例来反映流场的特征部分。     

循环流化床收集器内颗粒团聚流动特性的研究

基于气固两相流理论和气溶胶动力学原理,建立流化床收集器(CFBA)内气体细颗粒聚团气固两相双流体模型。对不同入口气体速度、初始颗粒尺寸分布和不同颗粒团聚形成机理下收集器内颗粒聚团流动的流体动力特性进行数值模拟。研究结果表明湍流运动和剪切作用对颗粒聚团的形成起主要作用,布朗运动对颗粒团聚形成的影响可忽略不计。吸收颗粒可有效提高捕获细颗粒和颗粒聚团形成的能力。     

数值模拟颗粒旋转对流化床内气固两相流动特性的影响

流化床内颗粒自旋转将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性.计算结果表明颗粒的自旋转使得床内更容易形成气泡,颗粒浓度分布变化增大.颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显.     

百叶窗浓缩器气固两相流动的试验研究

本文在以往试验基础上对百叶窗浓缩器进行了更加深入的试验研究，分析了百叶窗结构、气流等因素对浓缩器性能，即浓淡风比、阻力系数、浓缩率三个参数的影响，从而得到了优化的百叶窗结构。     

气固两相流动的数值计算

1前言两相流系统的研究主要有三种方法：宏观的连续介质理论（欧拉法）[1]、微观的运动理论、粒子运动的拉格朗日方法．和单相流动的主要差别在于，两相流动模拟要考虑两相间的相互作用，即耦合作用．如果载荷比较低，粒子的存在并不影响气流的速度场，但气流决定着粒子的轨道和参数的变化，这种情况叫单向耦合（one－waycoupling）．在早期的数值分析模型中，单相耦合假定常被人们采用。但当载荷比较高时，不但要考虑气相对粒子的影响，还要考虑粒子的存在对气流的影响，即双向耦合作用（two－waycoupling）[2]．这种两相间复杂的相互作用…