鼓泡床内双组分颗粒流动行为的数值模拟

为了模拟预测粒径和密度同时存在差异的双组分颗粒体系的分级混合行为,基于欧拉-欧拉方法建立多流体模型,采用颗粒动力学理论描述颗粒相性质,分别通过Gidaspow和Syamlal曳力模型描述气-固相曳力和固-固相作用力。结果表明,模拟得到的轴向和径向颗粒浓度分布与实验数据吻合较好;当在较小气流速度下出现分级行为时,床层底部富沉积组分层中沉积组分的运动十分有限,而在较大气流速度下处于完全混合状态时,床层内部颗粒运动较为剧烈。     

基于流化床布风板压降调节的细粒煤分选

为研究煤炭的清洁利用问题,引入多层滤布对气固流化床布风板压降及床层流化特性进行调节,采用DASP压降测试系统探讨床层压降以及最小流化速度的变化规律,并进行细粒煤分选试验。结果表明:在传统流化床的基础上运用多层滤布有助于改善流化床层的流化特性;引入多层滤布后的气固流化床可使精煤灰分达到10.83%,促进细粒煤脱灰,利于环境保护。     

基于CFD-DEM耦合的固定床管式反应器流体流动特性数值模拟

采用计算流体力学(CFD)-离散单元法(DEM)耦合法对催化剂颗粒堆积密度不同的固定床管式反应器内部的流体流动特性进行数值模拟,探索流体在通过床层时速度场、压力场的分布规律。结果表明:增大颗粒下落的初始速度能够增大床层的堆积密度,采用5 m/s的初速度堆积的床层比以自身重力自由填充的床层堆积更多的颗粒,床层的孔隙率减小了6.64%,床层的堆积密度增大了5.48%;堆积密度的增大可使床层的压力降最多增加44.29%,使介质在床层内的停留时间增加,接触时间延长。     

多孔介质模型的纤维过滤器优化模拟

用CFD软件FLUENT对纤维过滤器内部流场进行数值模拟,以熔体静电纺丝纤维膜为原型,探究纤维过滤器出口位置对过滤效率的影响,从速度分布、过滤压降及颗粒分布等方面进行对比.结果表明:过滤器压降随速度的增大而增大,随孔隙率的增大而减小,且膜后压力随速度增大成减小趋势;对多种纤维膜对比模拟发现,侧出口模型具有死水区,且颗粒分布不均,降低了膜使用率,将出口置于容器底部可有效减缓这种缺点;下出口模型较侧出口模型更能发挥纤维多孔介质的优势.     

旋流流化床内的流动及传热特性

采用欧拉-拉格朗日混合方法,对旋流流化床的流动及传热性能进行相关研究;对旋流流化床中床层局部空隙率和颗粒旋流速度进行预测,在此基础上探讨反应器内壁面的磨损行为,分析运行状态对于磨损行为的影响;进一步对床层与壁面间的传热行为以及气固相间传热行为、操作速度的影响等进行研究。结果表明:床层空隙率分布以及颗粒旋流速度大小对于操作速度的变化较为敏感,稳定旋流模式下壁面磨损大幅增强;小颗粒相表现出更好的相间传热性能。     

小麦颗粒弯管流动特性数值模拟研究

目的 为研究小麦颗粒在弯管处的气力输送的特性。方法 以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合壁面碰撞摩擦模型、颗粒动理学的固体应力和Gidaspow曳力模型构建出小麦颗粒在弯管处的气力输送模型,采用FLUENT对弯管处小麦颗粒气力输送过程进行数值模拟,分析小麦颗粒在流经弯管过程中及弯管后直管中的小麦颗粒密度分布、气固两相速度、小麦颗粒与壁面剪切力和颗粒相湍动能。结果 经过仿真分析和实验验证,小麦颗粒在流经弯管过程中,其颗粒相体积分数、气固两相速度、颗粒和壁面剪切力以及颗粒相湍动能4个方面随着流入弯管的角度变化而改变;由于颗粒-颗粒、颗粒-管壁之间的碰撞摩擦,小麦颗粒在流出弯管后随着输送距离的增大其各项参数逐渐减缓。结论 采用FLUENT软件进行仿真得到了弯管内小麦颗粒的流动特性,并通过实验验证了仿真的可靠性。此次研究结合气固两相理论,为弯管气力输送设计的研发和优化提供了理论基础。     

某散装水泥车流化性能仿真分析

运用Fluent软件,采用双欧拉两相流模型和Gidaspow曳力模型建立某散装水泥罐计算流体动力模型,分别对充气流化过程和卸料过程罐体内的流场进行仿真模拟,以分析流化床的流化性能,为改进设计提供指导;罐体床层内水泥的体积分数表明流化床属于鼓泡床形式,与设计意图相符;罐内流场的速度分布显示流场处于非均匀流状态,且水泥颗粒并没有完全流态化,导致卸料结束时罐内仍有水泥残留。分析结果表明:卸料口直径为100~120 mm,高度取40~55 mm,流化床倾角取10~15°比较合适,且滑料板倾角必须大于40°。     

烟气轮机内不同粒径颗粒运动规律的数值研究

基于欧拉-拉格朗日模型,对催化裂化烟气轮机内部气固两相流动特性进行数值研究;采用k-ε湍流模型和离散相模型对不同粒径颗粒在烟气轮机内的运行规律进行模拟。结果表明:烟气流道内气相速度和压力的分布是导致固相颗粒与叶片表面发生碰撞和沉积的主导因素;在动叶压力面内,粒径大于5μm的颗粒更容易与叶片表面发生碰撞,且随着粒径的增大颗粒更倾向于和叶片底部发生碰撞。     

卧式垂直气流分子筛吸附器内的流场分析

建立了以多孔管为气流分布器的卧式垂直气流分子筛吸附器结构的数学模型,并采用FLUENT软件对其内部速度场分布进行了数值计算分析.计算结果显示,进出口的计算压降值与实际运行监测情况相接近,分子筛床层的气流分布较均匀,该结构弥补了传统卧式吸附器气流分配不均匀的缺点.与以缓冲板为气流分布器的结构进行比较后发现,多孔管结构还能较好地解决吸附器壁面上容易产生边流现象的问题.     

CFD-DEM模拟气固两相在陶瓷膜内的流动特性

针对多孔陶瓷膜内复杂的气固两相流动体系,首先用颗粒随机堆积方法对多孔陶瓷几何结构进行了构建.随后采用计算流体力学(CFD)描述气相的流动传递行为;采用离散单元法(DEM)描述颗粒相运动轨迹.模拟结果揭示了滤饼层在膜表面的形成过程,以及压降和粉尘去除率随滤饼层和过滤速度的演变情况.此外,还考察了系统压降随粉尘颗粒恢复系数的变化情况,当恢复系数为0.3时,系统压降存在一个相对较高值.该方法可以为除尘过程中粉尘颗粒在微孔尺度中的传递过程提供精确描述.     

粘弹性聚合物溶液孔喉模型流变动力分析

针对多孔介质中聚合物溶液的粘弹特性难描述的问题,通过对其在多孔介质中流动特征的分析,提出将粘弹性流体在孔喉模型中流动过程分为入口收敛阶段、通过孔喉阶段和挤出孔喉阶段,并将各个阶段压降分解为粘性耗散压降和弹性拉伸压降。通过张量分析的方法,综合考虑了聚合物溶液的假塑性、弹性和弹性回复特性以及多孔介质的孔喉比和孔隙因子(喉道长度与喉道直径之比)等因素,推导了各个阶段的粘性耗散压降和弹性拉伸压降的表达式,建立了粘弹性聚合物溶液通过孔喉模型的压降数学模型。实例计算结果表明,建立粘弹性本构模型时,必须考虑通过孔喉阶段和挤出孔喉阶段以及弹性流体的弹性回复;弹性特性是造成压降损失的影响因素,在聚驱过程中不可忽略。     

吸附介质结构参数对变压吸附性能的影响

通过对我们自行研制的产氧量为Q＝1－5L／min的双吸附柱的小型PSA分离空气制氧系统进行的吸附过程计算，分析了空气流经PSA多孔吸附介质填充床层时，多孔介质结构参数及操作参数对吸附性能的影响。结果表明：1.渗透率随介质颗粒直径的增大而增大，并且随颗粒直径的增加，其对渗透率的影响增加。而压降随多孔吸附介质颗粒直径的增大而减小。2.渗透率与空隙率基本成正抛物线关系，压降随空隙率的增大而减小。3.压降随着渗透率的增大而减小。4.在不同的毛细管截面形状条件下，空隙率和渗透率的影响较小，而颗粒直径对渗透率的影响较大，颗粒直径较大时，这种影响才比较明显，当吸附介质颗粒直径或空隙率一定时，细长条截面的填充方式具有最高的渗透率。5.对于较低流速范围（约＜0.1m/s），流速对压降的影响较小，否则，影响较大。     

振动力对流化床内气泡行为影响的数值模拟

为了分析振动力对气-固流化床中气泡行为的影响,探究振动力改善流化床中颗粒流化状态的深层原因,采用计算流体力学方法,运用Fluent14.5及PBM模块模拟了振动流化床中气泡的尺寸、上升速度及床层波动等变化规律,通过物理模型构建、数学模型修正、网格划分、边界条件设定、实验验证等环节,揭示了振动力加入前、后床内气泡尺寸分布、气泡上升速率沿高度分布、床层压力的脉动信号变化的周期性等的变化特征。结果表明:未加振动时,气泡尺寸分布比较均匀,大气泡较少,气泡直径随着床层高度增加而增大;加入振动后,气泡在床内分布不均匀,大气泡较多;在气泡上升初期,气泡直径不断变大,气泡上升速度也不断增大,而后期气泡上升速度不断减小;床层压力脉动信号的周期性明显增强。     

颗粒粒径对气力输送影响的数值模拟与分析

在气力输送实验台上,以空气为输送介质,砂石为输送物料,进行水平管道流动特性实验;并以Euler方法为基础,建立数学模型,利用Fluent软件进行模拟。结果表明:水平管道底部颗粒浓度沿轴向不断增大,接近管道尾部时浓度减小;气相输送速度相同时,颗粒粒径越小,则水平管道内压降越小,颗粒在管道内分布越均匀,越容易获取加速度;通过对比可知,模拟所得结论与实际测量结果相符。     

不同流量对催化裂化烟气轮机内部气-固两相流动的影响

基于欧拉-拉格朗日模型,对催化裂化烟气轮机内部气固流动特性进行数值研究;采用可压缩流体的k-ε双方程湍流模型,分析2种入口烟气流量对催化裂化烟气轮机内部流场及颗粒运动的影响。结果表明,随着流量的增大,静叶流道内静压、静温、分子黏度、动叶出口截面的气流速度有增大的趋势,颗粒的运动轨迹呈现向动叶叶片靠近的趋势,颗粒浓度在叶片上的分布呈增大的趋势,颗粒沉积速率较大的区域范围呈扩大的趋势。     

灰斗抽气对旋风分离器分离性能影响数值模拟研究

 利用计算流体动力学软件FLUENT对旋风分离器内气固两相流动特性进行三维数值模拟,模拟气相流场采用雷诺应力模型,应用随机轨道模型模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹,同时给出了不同抽气率下旋风分离器的速度、压力分布,计算出旋风器分级效率,模拟结果与文献实验数据吻合较好.结果表明,灰斗抽气可以提高锥体内旋转气流切向速度,轴向速度减少能够降低气流携带颗粒返混能力,并减小排气芯管下口短路流,提高旋风分离器分离效率.对于给定的旋风分离器,抽气率应有一最优值.     

颗粒流润滑剪切膨胀的力学机制研究

颗粒流润滑是可用于苛刻环境下的新型润滑方法,颗粒流的剪切膨胀特性是全面建立颗粒流润滑理论亟需解决的关键问题。该文基于离散单元法建立了颗粒流润滑的分析模型,研究了润滑启动阶段剪切膨胀现象的变化规律,剪切膨胀的速度适应机制和压力适应机制,并在总结剪切速度和压力载荷对剪切膨胀影响的基础上分析得出了剪切膨胀现象的力学机制。研究结果表明:润滑启动阶段,颗粒润滑系统的剪胀率随时步的变化服从二次多项式规律;颗粒润滑系统的剪切膨胀幅度随剪切速度,压力载荷的增大均呈现逐步递减的变化趋势;颗粒润滑系统的剪切膨胀特性与颗粒润滑介质间细观力链的波动密切相关,当细观力链的波动幅度变大时,颗粒润滑系统剪切膨胀的变化幅度亦增大,反之则减小。颗粒润滑介质间的接触力分布按幂函数规律变化,且颗粒润滑介质间力链的强度随着剪胀率绝对值的增大而变强。     

空气重介质流化床的床层黏度研究

利用旋转法对空气重介质流化床的床层黏度进行研究,分析影响流化床床层黏度的因素,建立床层黏度与影响因素的数学模型。结果表明:流化床床层黏度随着加重质磁铁矿粉平均粒度的增大而增大,随着流化气速的增大而减小,随着床层高度及重介质水分含量的增大而增大;当煤粉质量分数大于12%时,床层黏度明显增大,煤粉质量分数为17%时,气-固两相流的流动性变差。     

基于fluent的生物质气化炉压力与流场模拟研究

该文以美国SynTech公司Bio Max下吸式-二次进气固定床气化炉为研究对象,基于应用流体力学软件fluent研究了二次进气位置、二次进气气路数量及一次进气与二次进气比例对床层压降和气体流场的影响。结果表明,二次进气位置是影响床层压降的关键因素之一,床层压降随着二次进气位置的降低而降低。二次进气气路数量对床层压降的影响较小,但对床层压降分布和气体流速有较明显的影响,床层上部压降随着二次进气气路数量的增加而降低,气化剂停留时间随着二次进气气路数量的增加而显著延长。同时,适当增大二次进气的进气比例有利于降低床层压降,从而减少能耗。     

基于波浪-多孔介质海床-结构物耦合模型的单桩基础波浪力分析

为了研究波浪作用下多孔介质海床特性和结构物埋深及施工下放速度等因素对结构物所受波浪力的影响,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制流体流动,流体体积法（VOF）追踪自由液面,并采用κ-ε闭合方程进行求解,建立波浪-多孔介质海床-结构物相互作用研究的三维耦合数值分析模型。首先,进行数值模型的验证分析,包含多孔介质海床对波浪传播的衰减效应,波浪作用下结构物周围湍流流动以及海床多孔特性条件下WAVE FORCES结构物所受波浪力。然后,进行结构物所受水平波浪力影响因素的参数分析,主要包含波浪条件,多孔介质海床特性及结构物特性三个方面。结果表明:将多孔介质海床简化为刚性不可渗固体而忽视海床多孔特性,会低估结构物所受的波浪力数值;大波高长周期波浪作用下,深水结构物所受波浪力较大;海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度显著影响结构物所受波浪力;同时,结构物直径、截面形式、埋置深度及其施工下放速度v等结构物特性对波浪力的影响同样显著。因此,工程实践中,应同时考虑波浪条件、多孔海床特性和结构物埋置深度及动态运动过程,合理计算结构物所受波浪力数值,以指导结构设计和施工。