循环流化床气固流动行为的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,在Fluent数值模拟平台上对循环湍动流化床进行了研究。采用Gidaspow模型分段描述密相湍动和稀相循环输送区气固的相互作用,考察了反应器内压力、颗粒浓度等气固湍动特性参数的变化。计算流体力学(CFD)的模拟结果表明:反应器中压力分布较为均匀;固体颗粒相和气体相间隙成絮状分布,在轴向中心区域颗粒浓度分布较为均匀;边壁区域颗粒浓度变化较大,存在强烈的气固相互作用。     

循环流化床脱硫器气固两相流动的数值模拟

以双流体模型为基础,结合颗粒动力学理论,对下部装有文丘里气体分布器的新型循环流化床脱硫反应器内气固两相流动特性进行了数值模拟.为全面描述气固两相的相互作用以及固相的出现对气相湍流作用的影响,模型中引入了物理意义上更加合理的源项公式,并与实验值进行了比较,模拟计算值与实验值吻合良好,验证了双流体模型方程的适用性.计算结果表明:由于文丘里管特殊结构的影响,流化床提升管内颗粒浓度分布非常不均匀,颗粒速度沿提升管高度发生强烈变化,流动非常复杂,研究结果为进一步优化循环流化床脱硫反应器入口结构打下了基础.     

循环流化床多组分颗粒气固两相流动模型和数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑多组分颗粒中颗粒组分与颗粒组分、颗粒组分内颗粒之间的相互作用以及气体与颗粒之间的相互作用,提出多组分颗粒非等温颗粒气固两相流动模型.以颗粒压力、径向分布函数、黏度、颗粒碰撞耗散等耦合各颗粒组分间和颗粒间的相间作用.采用大涡模拟方法模拟气相湍流流动.提出了多组分颗粒的径向分布函数计算方法.对循环流化床上升管中双组分颗粒气固两相流动特性进行了数值模拟,模拟结果揭示了上升管中双组分颗粒气固两相流动的环-核流动结构,得到了平均颗粒粒径的轴向和径向分布规律,计算结果与文献中实验结果相吻合.     

循环流化床气固两相流动数值模拟的研究进展

对循环流化床气固两相流动数值模拟的研究进展进行介绍,包括传统的欧拉双流体模型、基于颗粒动力学理论的双流体模型、基于拉格朗日坐标系下的颗粒轨道模型、能量最小多尺度模型和小室模型,并对上述模型的原理、发展和优缺点进行了描述。     

气固流化床光催化反应器的欧拉双流体模型模拟

气固流化床光催化反应器的设计是否合理直接影响到反应器的应用,文章选用欧拉双流体模型理论,对煤粉/空气流化体系在一定条件下进行数值模拟,并与实验测定结果比较。研究表明:欧拉双流体模型对于常温常压下反应管内气固两相流动的模拟结果与实验结果吻合较好,可以利用该模型对气固流化床光催化反应器的设计提供相关参数。     

三维循环流化床气化炉气固流动全回路模拟

基于欧拉双流体模型和颗粒流动理论对实验室规模的循环流化床气化炉进行了全三维模拟,考察了炉内压力和固体颗粒的分布特征,并进一步比较了操作条件对炉内气固两相循环流动的影响差异。模拟结果表明:提升管内呈上稀下浓的颗粒分布,径向处存在边壁浓中心稀的环合结构,下降管内能够形成堆积较为密实的料封,模拟得到的系统压力环路与试验值较吻合。藏量、粒径和入口气速均会影响炉内的固体颗粒浓度和压力分布,合适的粒径和入口气速条件与颗粒终端速度的匹配是影响炉内稳定循环流化的关键因素。     

气固循环流化床全回路数值模拟研究进展

气固循环流化床具有良好的混合、传热、传质、反应特性,同时还具有处理量大、可连续生产等优点,在众多领域均有广泛应用。气固循环流化床是一个由多个单元连接组合形成的循环回路,各单元间相互耦合、相互影响。对整个循环流化床系统进行全回路数值模拟,不仅能够获得更全面和详实的结果,而且在揭示系统流动规律和探究各单元内、单元间、单元与系统间的相互作用上具有独特优势。近十年来,以气固循环流化床全系统为模拟对象的全回路数值模拟研究逐渐兴起。本文对气固循环流化床全回路数值模拟方法的研究进展进行综述,对该方法的应用情况进行详细介绍,并对方法中采用的模型及相应特点进行逐一分析。循环流化床全回路系统同时存在多种流态,有待于建立适用于全回路系统的多流态物理模型（气固曳力模型与固相应力模型）。随着计算能力的提高以及物理建模的不断发展,全回路模拟方法将不断完善并发挥出更大的作用。     

35t/h内循环流化床锅炉流动数值模拟

采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型,对35t/h内循环流化床锅炉炉膛的气、固流动特性进行了数值模拟。结果表明:炉膛压差的模拟值与实验值吻合较好,说明欧拉双流体模型能够准确地描述炉膛内气、固流动特性;颗粒体积分数和速度分布特性既揭示了内循环流化床中颗粒的内循环流动机理,又为内循环流化床大型化和流动结构优化提供了参考。     

喷动床内气固二相流动行为的计算模拟

采用双流体模型结合颗粒动理学理论对喷动床内气固二相流体流动行为进行了计算模拟研究。模型中运用颗粒动理学理论描述颗粒相应力封闭流体控制方程,使用Gidaspow曳力模型描述气固相间作用。喷动床内颗粒在浓相区的体积分数很大,采用Schaeffer′s模型描述颗粒间的摩擦应力。模拟计算结果表明,喷动床内分喷射区、喷泉区、环隙区3个区域,在射流入口处形成一个瓶颈。模拟计算得到的颗粒速度和空隙度分布与实验数据进行比较,计算结果与实验结果吻合较好。     

基于双流体模型的流化床模拟

从单相流体力学中描述气体流动的Navier-Stokes方程和单颗粒运动的Newton方程出发,使用比较严格的体积平均法推导出描述气固两相宏观流动的模型方程组并设法确定了模型参数,把该方程组加以简化,能得到Gidaspow、Blake和Davidson等人的模型方程,初步证明了模型的正确性,求解使用了经本文改进的基于控制容积有限差分的IPSA方法,编制了通用程序,模拟了二维射流流化床中浓密气固两相的流动,并计算出射流的穿透深度。     

方形气固流化床从鼓泡到湍动流态化转变速度预测模型

在368 mm×368 mm的方形气固流化床中对FCC颗粒进行了流态化实验,基于对床内总体压力脉动信号分析了从鼓泡流态化到湍动流态化的转变速度Uc与静床高度H0及床层面位置H的关系.结果表明,床层截面位置H较低或静床高度H0增加都使Uc增加,即鼓泡流态化到湍动流态化的流型转变是由床层上部逐渐向下扩展的递进行为.基于这一...     

流化床气固流动二维数值模拟

为了获得流化床中床层在不同气速下的流动特性,根据某一生物质发电厂中的HX220/9.8-IV1型纯烧生物质的循环流化床锅炉进行二维建模,通过FLUENT软件对床层冷态流态化进行二维数值模拟,调整一二次风入口风速以获得不同的表观气速,得到了鼓泡床、湍动床以及快速床的气固流动状态,并在快速床的基础上模拟了床层在气流作用下的稀相输送状态。模拟结果清晰展示了各个状态下的床层颗粒的分布情况。     

喷动床内气固两相流体动力行为的数值模拟

引　言喷动床被广泛应用于不同工业领域中 ,如石油裂解反应 -再生器、煤和农业废弃物气化和燃烧 ,喷动床还被应用于粮食和药品的干燥等[1] .因此 ,喷动床设计应满足不同应用的要求 .喷动床内气相反应物的反应时间和停留时间依赖于床体几何结构和运行参数 .尽管已有许多的实验对喷动床内气固两相流动进行了研究 ,得到了喷射区、环形区和喷泉区内的气固两相流动流体动力特性 ,然而由于喷动床内气固两相流动的复杂性 ,人们对床体几何结构和运行参数对喷动床动力学的影响至今并不清楚 .因此 ,床体几何结构和运行参数等对喷动床动力学的影响成为…     

循环流化床下行管内气固两相流流体力学模型与数值模拟

从流体力学和湍流理论出发，将ｋ－ε模型运用到气固两相流动体系中，建立了气固两相湍流模型。模型计算得出的轴径向颗粒浓度及速度与实测值相吻合，为下行管的设计放大提供了理论依据。     

高温加压微型流化床内脉冲气射流扰动的数值模拟

气固微型流化床反应分析仪由于其等温微分特性而被成功应用于反应动力学分析。目前该仪器多在常压条件下应用,在加压条件下的使用特性尚未明确。微型流化床为该仪器核心部件,通过计算流体力学方法深入研究其在高温加压条件下的脉冲进样行为有着重要意义,可揭示脉冲进样气对床层流化状态扰动的影响规律,进而为该仪器的高压使用与优化提供理论认识与指导。本工作基于双流体模型模拟床层流化,对加压条件下微型流化床的脉冲进样进行了三维数值模拟,并提出进样管结构改进方案。模拟结果表明,所建立的三维模型能够准确捕捉到微型流化床的压降,符合实验结果。温度与压力对脉冲进样气造成的床层扰动有着相反的影响规律,压力增大将引起脉冲进样气动能增加,进而导致对床层流化扰动加剧,而温度升高则会减弱对床层的扰动。通过对脉冲进样管进行轴向以及径向的扩张,可使扩张导致的气流速度减小效果强于无滑移壁面条件导致的气流速度增大效果,从而减小脉冲进样气末端速度,进而削弱其对床层的扰动。相比径向扩张,轴向扩张对扰动的削弱作用更为有效,因此脉冲进样管的改进应以轴向扩张为主。     

高温大颗粒气固流化床流化行为数值模拟

通过数值模拟,对内含直径为3 mm流化颗粒的二维高温流化床开展了研究。其中欧拉途径被用于描述气相运动,而对颗粒相描述则采用拉格朗日途径。采用离散单元法跟踪颗粒在不同时刻位置和速度。结果表明:与300K时相比,1 000 K高温床的临界流化风速有所提高,压降脉动及床层最大膨胀比明显降低。1 000 K时,流化数提高至1.67,高温床内可见到大尺寸的气泡。在气泡之外上、下2个区域中处于气泡对称轴上的颗粒,水平速度具有相反的方向;而y方向上,这二部分颗粒群的速度均向上并大致在10-1m/s范围之内。     

循环流化床换热器中液固二相流的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热.对流化床换热器中的液固二相进行数值模拟,分别讨论了固体粒子对液体动量方程、k-ε方程及能量方程的影响,在单液相方程的基础上进行修正,建立了相应的液固二相流控制方程,确定了物理模型及边界条件.利用FLUENT进行数值计算,分别讨论了...     

壁面条件对FCC颗粒湍动床气固流动影响的模拟

采用基于颗粒动力学的双流体模型对FCC颗粒湍动床和挡板床内气固流动进行模拟研究,考察颗粒相壁面边界条件对其气固流动的影响。研究结果表明,采用Johnson-Jackson壁面边界条件描述壁面与颗粒的相互作用时,壁面反射系数对气固流动行为影响较大,而颗粒-壁面碰撞恢复系数影响甚微。通过将模拟结果与实验数据对比,确定壁面反射系数取0.001时能较好地描述壁面与颗粒间的作用力。对于挡板床,挡板的加入增大了壁面面积,壁面对颗粒的作用力更加显著,挡板壁面采用部分滑移条件时,穿过导向挡板向上和向下运动的颗粒数量均较大于采用无滑移条件时的结果。挡板壁面的光滑程度对其在床层中的作用有一定影响。     

大涡模拟方法模拟鼓泡床内气固两相流动

采用大涡模拟（LES）方法模拟气相湍流,颗粒动理学方法考虑颗粒相碰撞产生的动量和能量传递和耗散,采用颗粒相大涡模拟方法（LESp）模拟颗粒脉动导致的能量耗散,同时考虑介观尺度对颗粒相压力的影响,建立了气体-颗粒LES-θ-LESp双流体模型,研究鼓泡流化床内气固两相流动的特性。数值模拟与文献实测颗粒速度和实测颗粒浓度结果具有相同的变化趋势。     

气-固循环流化床的流动特性

循环流化床是一种新型高效无气泡气-固反应器,应用广泛。文章首先介绍了气-固循环流化床的特点,总结了循环流化床上部区域的流动特性,并讨论了循环流化床底部区域的流动特性,最后展望了循环流化床流动特性研究的发展趋势。