带入口加速段的方形分离器内气固两相流动数值模拟

分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一，其性能对锅炉的物料平衡、传热等有着重要影响。除运行工况外，结构参数决定着分离器的性能。为了研究结构参数对方形分离器性能的影响，采用雷诺应力模型(RSM)计算了不同结构参数的方形分离器内气相流场。结果表明：方形分离器内除外涡旋与内涡旋等主流外，还存在许多局部的二次流，这些二次流是影响分离器的分离效率的主要因素之一；结构参数的变化对二次流的强度及位置产生影响，进而影响分离器的分离效率。在气相流场的基础上，采用随机轨道模型计算了方形分离器内的颗粒运动轨迹，发现颗粒从入口越低的区域进入分离器，越有利于分离。     

气固喷射器内气固两相流动三维数值模拟

利用拉格朗日和欧拉法相结合的三维数值模拟技术,对收缩型气固喷射器内的气固两相流动进行数值模拟研究.该文的数值模型考虑了气固两相的双向耦合作用以及颗粒碰撞.在他人研究结果的基础上,分析推导出密相气固两相流中固体颗粒运动动能与携带流体的动能之间的新的转换关联式.文中通过对气固喷射器内气固两相流流动的模拟计算,发现驱动气体在喷射器中心会形成一相对“稳定”的射流区域,而固体颗粒也存在积聚区,针对喷射器内存在固体颗粒堆积现象,本文对气固喷射器的结构设计提出了相应的改进措施.     

循环流化床锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟

为研究旋风分离器内部气固两相流动的特征,应用FLUENT5.4.8软件对某厂50 MW级别的旋风分离器内部气固两相流动进行了数值模拟.在此基础上,又分别对中心筒长度减半、变梯形入口为弧形引导入口、增加筒径的3种改进模型重新进行计算,并得出有用的结论.这些数值模拟的结果对新型旋风分离器的设计、运行和改造等均具有指导意义.图32表2参3     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。     

U型弯头内气固两相流动磨损特性数值模拟

在燃煤电站中,受外部空间所限,在管道布置中存在大量的U型弯头,这些U型管道中固体颗粒的流动是高雷诺数气固两相流,管壁的冲蚀磨损严重影响了火电厂安全可靠运行。本文采用计算流体力学的方法对U型管内气固两相流动磨损特性进行了研究,得到了管壁磨损分布特征以及颗粒在U型管内流动特点,研究了气流速度、颗粒浓度和颗粒尺寸对管壁磨损率的影响。结果表明:在研究参数范围内,管壁最大磨损率随气流速度呈指数增大,随颗粒浓度增大呈线性增大;颗粒直径增大也会加重管壁磨损。     

用拉格朗日法对气固两相流动的数值模拟

在火力发电设备中，广泛存在着气固两相流动的问题，用计算机对气固流动进行模拟研究已成为重要手段。用欧拉方法对单相介质流动和稀相范围的气固两相流动进行数值模拟，已经得到广泛的应用。而对于浓相范围的气固流动，如流化床锅炉中的煤颗粒输送和床内沸腾等，由于颗粒场的客观不连续性，采用欧拉方法所得到的模拟结果与实际情况有很大偏差。随着计算机容量和计算速度的快速发展，应用拉格朗日法对浓相范围的气固两相流动进行数值模拟已成为可能。本文应用拉格朗日法成功地对漏斗流的运动进行了数值模拟，取得了与实际极为一致的模拟结果。图１参６     

湍流气固两相流动数值模拟理论研究的最新进展

详细介绍了气固两相湍流流动数值模拟理论的发展及最新进展。     

新型浓淡分离型稳燃器内气固两相流动的数值模拟

利用对新型浓淡分离型稳燃器内的气固两相流动进行的数值模拟,得出了不同预热室长度时其空气动力特性的变化,对开发应用新型稳燃器具有一定的指导意义。     

废液焚烧余热锅炉内气固两相流动与飞灰沉积的数值模拟

利用Eulerian-Lagrangian模型耦合飞灰沉积模型对一台化工废液焚烧卧式余热锅炉的飞灰沉积和分布进行数值模拟。Realizable k-模型计算炉膛内部的气相湍流,离散坐标法求解包括飞灰粒子的辐射换热和散射影响的辐射换热过程。基于经验黏附模型和临界动能理论,建立了适用于废液焚烧飞灰粒子的沉积模型,对飞灰粒子黏附/反弹和已沉积粒子的脱落过程进行数值预测。结果表明,粒子尺寸是影响沉积率以及沉积分布的主要因素。大粒子在惯性作用下主要沉积于凝渣管排迎风侧,而小粒子由于热泳、湍流波动的影响能够沉积于换热管的迎风和背风侧。此外,随着管表面温度升高,沉积率逐渐增大。通过对一台废液焚烧卧式余热回收锅炉现场测量表明,模拟结果与实际测量结果吻合较好。     

组合弯头内气固两相流动磨损特性的数值模拟与结构优化

燃煤电厂烟道及煤粉管道中的流动是高雷诺数的气–固两相流,其流动磨损特性影响烟风煤粉系统的性能。受布置空间限制,管道常需要连续布置弯头,此时弯头间距往往较小,弯头结构的耦合作用会对管道内的流动及磨损特性产生影响。该文采用离散相模型(discrete phase model,DPM)离散相模型和Tulsa大学冲蚀与腐蚀研究中心(Erosion/Corrosion Research Center,E/CRC)磨损模型,分别对两种组合弯头内的气–固两相流动与磨损特性进行了数值模拟。获得了两种组合弯头内流场、壁面磨损分布及最大磨损出现位置。并基于管壁磨损特性对组合弯头结构进行优化。结果表明在布置Z型组合弯头结构时,应尽量采用L/D=2的组合方式,以保证较小的壁面磨损;而在布置Π型组合弯头结构时,应尽量使两弯头直接相连(L/D=0)使管壁磨损最轻。     

回料阀内气固两相流动特性的数值研究

为揭示回料阀内的负压差粘性滑移流动特性,基于浓相颗粒动力学理论,建立欧拉-欧拉模型对回料阀内的气固两相流动进行数值模拟研究,通过改变回料阀流化风和松动风风速、颗粒循环流率及回料腿出口背压等条件,详细分析了各工况下回料阀内的颗粒浓度分布、压力分布及气体反窜特征等,揭示了回料阀中的气固两相流动结构和变化特点。结果表明,回料阀中存在气体反窜现象;流化风和松动风风速越高,形成的气泡越多,气体反窜率越大;增加颗粒循环流率,颗粒携带气体现象更显著,气体反窜率减小;每增加返料腿出口背压1 000 Pa,料高增加约0.06 m,逆压差流动阻力增加,气体反窜率增加。     

用拉格郎日法对气固两相流动的数值模拟

在火力发电设备中，广泛存在着气固两相流动的问题，用计算机对气固流动进行模拟研究已成为重要手段骼欧拉方法对单相相介质流动和稀相范围的大两相流动进行数值模拟，已经得到广泛的应用。而对于浓相范围的气固流动，如流化床锅炉中的煤颗粒输送和床内沸腾等，由于颗粒场的客观不连续性，采用欧拉方法所得到的模拟结果与实际情况有很大偏差。随着计算机容量和计算速度的快速发展，应用拉格朗日法对浓相范围的气固两相流动进行数值模     

重力条件对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑颗粒与颗粒之间离散介质特性,应用稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,采用大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟航天环境中部分重力条件和地面重力条件下气-固反应器内稠密气固两相流体的流动行为,得到了颗粒浓度、气相和颗粒相速度以及源于颗粒间碰撞而产生小尺度颗粒脉动强度的详细分布.计算结果表明：重力条件是影响稠密颗粒流体动力特性的重要因素,重力降低有利于在系统中产生非均匀结构和增强小尺度颗粒脉动强度.     

气—固两相流数值模拟的应用

本文成功地将两流体模型应用于浓淡型燃烧器出口气－固两相流场的数值模拟，为设计和运行人员提供了详细数据，可作为进一步对着火工况分析的理论依据。     

撞击流气化炉内气固两相流动与颗粒附壁沉积数值模拟

对多喷嘴对置式气化炉内复杂的气固两相流动与颗粒附壁沉积进行3D数值模拟。采用Realizable k-ε湍流模型计算炉内气相湍流流场,应用Euler-Lagrange模型模拟气固两相流动,颗粒轨迹跟踪采用随机轨道模型。根据液态排渣气化炉本身特点,描述炉壁熔渣流的形成过程,建立适用于液态排渣气化炉的颗粒附壁沉积模型,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,数值模拟再现了撞击流气化炉内分区流动的情况;射流撞击使颗粒在气化炉内分布较为均匀,撞击中心和撞击流股区域浓度略高;颗粒在炉壁沉积基本覆盖整个气化炉,不存在局部积渣;当气化炉操作压力达到 4.0 MPa时,渣口气流夹带颗粒量有所提高,气流流速的增大而提高,颗粒停留时间缩短,影响碳转化率。     

气固两相流动大规模并行直接数值模拟算法研究进展与展望

对欧拉–拉格朗日下气固两相流动并行直接数值模拟算法的最新研究成果进行了系统的总结。主要涉及到气固两相流大规模并行直接数值模拟空间导数离散格式的选取,流体相和颗粒相并行区域划分的策略,颗粒相并行数据传递的逻辑控制方法,颗粒相碰撞并行的实现方法,三维计算区域二个方向分解并行计算的若干关键问题,以及并行加速比和并行效率的计算结果。指明了解决欧拉–拉格朗日下气固两相流动并行直接数值模拟算法若干关键问题,以及今后需要解决的若干关键问题。     

篦冷机内气固流动和换热过程的数值模拟

篦冷机是新型干法水泥生产工艺中的关键设备,承担着水泥熟料的快速冷却和余热空气回收的功能,针对篦冷机内水泥熟料和空气的流动、换热特性,应用ANSYS软件所提供的湍流模型、欧拉两相流模型和多孔介质模型,对篦冷机内水泥熟料和空气的流动与换热进了三维数值模拟,得到了篦冷机内部熟料相和空气相的流场和温度场分布规律。将数值模拟结果与现场实际监测得到的温度数据进行对比验证,结果显示两者最小偏差为4.1%,最大偏差为7.23%,这表明该模型能够准确地反映篦冷机的实际运行工况。以此模型为基础,分析了篦冷机内空气流场分布,空气穿过熟料层后,分成较为互不干扰的三股风从篦冷机不同出口流出,研究了不同粒径的换热效果:当熟料粒径为10 mm时,换热效果最好,热回收效率为72%。进一步,篦冷机若采用余风再循环技术,将100℃的废气处理后经循环风管到后篦冷机冷却区段风室,热回收效率可提升至74.9%。     

双相不锈钢管固液两相流动腐蚀的数值模拟

在碳钢流动腐蚀数值模拟的基础上，针对管道流动体系，对固液两相流条件下双相不锈钢的流动腐蚀进行了数值模拟，模拟了固液两相流体动力学过程和双相不锈钢腐蚀动力学过程，模拟计算得到的腐蚀速率与实测值基本一致，表明建立的两相不锈钢流动腐蚀的综合数学模型是正确的，揭示了两相流中双相不锈钢的流动腐蚀机理，并进行了实验验证，两相流中双相不锈钢流动腐蚀的加剧主要是由于颗粒相的存在会大大强化液相流体的流体力学因素，导致钝化膜内传质速度加快所致，计算结果同时也表明。对于表面覆盖有钝化膜的材料的数值模拟，建立合理的流动腐蚀动力学模型是数值计算方法应用成功与否的关键。     

粒径对弯管气固两相流动影响的数值分析

气固两相流体流经弯管时，在弯管内两侧形成压差，已有的文献表明，该压差大小与气固两相流的混合浓度ρm，气相流速v^→g，固相流速v^→p，弯管的曲率半径R，弯管直流（或水力直径）D等因素有关，一定条件下的固相颗粒对气相具有使其湍流强度抑制和加强两种作用，在分别对其进行数值模拟研究时发现：压差除受上述诸因素影响外，无论是在气相湍流抑制区还是湍中强区，颗粒粒径对压差也具有较大的影响，尤其是颗粒粒径越小这种影响越显著，从理论上分析并解释了形成这种现象的原因，提出了固相浓度为参变数的弯管内外两侧压差随颗粒粒径的为化的关联式。