气液固逆流三相湍动床局部相含率的分布

应用微电导探针测试技术,对聚乙烯颗粒(dp=4.01 mm,sρ=926 kg.m-3)为固相,水、质量分数0.05%和0.2%羧甲基纤维素钠(SCMC)水溶液为液相,空气为气相的逆流三相湍动床的各相局部含率进行了同时测定,获得了720套局部相含率实验数据。在表观气速Ug等于Ug3(颗粒在轴向均匀分布时的表观气速)时实验发现,局部固含率(εs)呈现床中心处小,床壁处大的分布规律,且在r/R=0.75~0.90范围内有极大值,极大值出现的范围与传统流化床相比增大;局部气含率(gε)呈现床中心处最大,床壁处最小的分布规律,与传统流化床相比,gε在径向上的非均匀性分布愈加明显。另外,建立了局部含率与操作条件、流体物性及径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好。     

三维喷动床气固两相流数值模拟

叙述了采用颗粒离散和计算流体动力学相结合的方法模拟三维喷动床流化结果.单颗粒运动通过牛顿第二运动定律进行求解,气体运动通过求解N-S方程.气固两相之间的耦合是由牛顿第三运动定律来实现.模拟床体尺寸为0.11×0.012×0.9m,在单一喷口,入口风速22m/s条件下,对2000个颗粒直径为5mm、密度为2700kg/m3的颗粒进行了模拟.结果表明:在3D喷动床中,颗粒存在宏观运动,中心区颗粒自下而上运动,近壁区颗粒自上而下运动,中心区和近壁区的颗粒运动构成了床内颗粒整体循环运动;在靠近底部的近壁处,颗粒运动存在一定的滞止区.     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

气固流化床中流动特性的数值模拟

给出了适于浓密气固流化床的双流体力学模型,采用ＩＣＥ和改进的ＩＰＳＡ算法,对均匀布风气固流化床中的流动特性进行了数值模拟,得到了均匀布风自由鼓泡流化床中的一种流动结构。计算结果与实验结果表明,所采用的计算模型和数值方法具有较高的可靠性。     

气-液-固三相喷射床流动特性研究

模型实验研究证明带中心导向管的气－液－固三相喷射床操作稳定,床内液固相具有连续稳定的轴向内循环运动,并可由操作参数求得循环流速为该技术运用于湿法冶金等液固相反应具有能耗低、效率高、操作稳定等诸多优越性     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

新型离心式气液分离器的数值模拟

应用fluent数值计算软件,针对自行设计的新型气液分离用离心式分离器进行了内部流场的数值模拟,采用三节点三角形单元划分网格,以保证模型精度.同时采用修正的RNG方程建立湍流模型,以适用于本实验所设计的气液分离器.在此基础上采用牛顿-拉格朗日差值法进行计算,用双精度计算保证计算结果的精度,方程中各项的离散采用二阶迎风格式,压力-速度的耦合采用CFD中经典的SIMPLE算法求解.给出了计算结果,并通过现场实验验证数值模拟计算所得到的结论.     

旋流器固-液分离的数值模拟

为研究旋流器固-液分离性能,采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法,对旋流器内部流场特征和分离效率进行数值计算。结果表明:砂粒粒径大于10 μm时主要分布在外旋流场;入口流量为9 m³/h时,旋流器的分离效率最大;砂粒粒径>30 μm时,旋流器分离效率趋近于100%,粒径为40 μm时分离效率达到最大为97.5%;砂粒浓度由1 g/m³增至8 g/m³时,粒径为10 μm的砂粒分离效率增加了9.7%,砂粒浓度为10 g/m³时,旋流器分离效率下降。通过数值计算得到了旋流器的最优工况。     

汽液固三相蒸发管内壁面磨损的数值模拟研究

应用STAR-CC莫拟软件和基于VOF模型基础上的Lagrange多相流模型,在流体入口速度为0.5～1.5m/s,系统固体颗粒体积分率为1%～8%的条件下,研究了汽液固三相循环流化床蒸发管内壁面处磨损率的轴向分布以及其随流体入口速度、固体颗粒体积含量和温度等操作参数的变化规律.结果表明:沿蒸发管轴向方向上,壁面处磨损...     

汽液固三相蒸发管内防除垢的数值模拟

假设汽液固三相循环流化床蒸发管内均匀覆盖一定厚度的硫酸钙结晶垢层,考虑垢层与流体间的耦合换热、管内流体泡核沸腾传热、汽液两相流体对垢层的剥蚀以及颗粒对垢层的碰撞磨损作用,初步建立了汽液固三相流系统防除垢的模型,并应用STAR-CCM+软件对其进行了数值模拟.结果表明,垢层表面温度和汽含率、污垢剥蚀速率以及颗粒对垢层的磨损速率都是影响汽液固三相蒸发管内防除垢的重要因素;增加表观流速和固体颗粒体积分数,可以降低垢层表面温度和汽含率、提高污垢剥蚀速率和磨损速率,进而可以强化蒸发管内的防除垢效果.     

循环床炉内气固两相流动特性的数值模拟探讨

基于循环流化床锅炉炉内流动特性,结合颗粒动力学理论和气体分子运动理论,给出了适用于模拟循环流化床炉内气固两相流动的k-∈-θ-kp湍流模型,即气相湍流流动采用标准的k-∈模型,固相湍流采用kp模型。该模型的优点是引用了颗粒平均温度的同时不仅考虑了颗粒湍动能自身的对流、扩散、产生和因流体作用而产生的耗散,而且考虑了颗粒相自身相互碰撞对流动脉动特性的影响。在此基础上,用Fortran语言编写了循环流化床内二维湍流气固两相流动的计算程序,并针对一台循环流化床装置进行了数值模拟和实验数据的对比,得到了较为满意的结果。     

液-液旋流分离器分离特性数值模拟

液-液旋流分离器内部流场复杂,现有实验条件难以得到较为清晰的流场分布和液-液两相分离过程,用马丁·休教授发明的F型液-液旋流分离器为研究模型,以取油水作为分离介质,采用计算流体动力学技术对液-液旋流分离器进行数值模拟分析.结果表明:液-液旋流分离器内部流场分布特征明显,并在圆柱段、大锥段、小锥段存在不同程度的循环流;其各截面切向速度和轴向速度分布规律与理论分析相一致,切向速度分布中在圆柱段、大锥段和小锥段上端组合涡特征明显,圆柱段和大锥段的轴向速度呈现双W形式;采用分散相模型追踪油滴运动轨迹,证明油水分离的关键在于油滴是否能够在分离区域进入内旋流.     

气液固三相逆流化床内气液传质特性的实验研究和数值模拟

基于欧拉双流体模型,对液固两相进行拟均相处理,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,对气液固三相逆流化床内气液传质特性进行了实验研究和数值模拟,考察了床内溶解氧浓度的轴径向分布规律,气液表观速度和液体黏度对气液传质系数的影响。从实验和模拟结果发现:在轴向上,溶解氧浓度由上到下逐渐增加并趋于饱和;在径向上,溶解氧浓度中心区域低,壁面附近高;气液传质系数随气液表观速度增加而增加,随液体黏度增加而减小,模拟值和实验值吻合较好。     

喷动床粉体混合机混合性能的数值模拟

喷动床中粉体的混合本质上是气固两相流动问题,为研究喷动床中粉体的混合性能,采用数值模拟的方法,研究了直径为165μm的同种淀粉颗粒在喷动床混合机中的混合过程及运动行为规律.研究结果表明:在喷动床混合机中,粉体的运动区域主要包括喷射区、喷泉区和环隙区,粉体的混合主要发生在喷泉区;粉体在喷动床中循环运动的周期约为9.4 s...     

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。     

低雷诺数气液交叉流装置研究（I）——孔流液柱流动特性数值模拟

针对低雷诺数的气液交叉流气体净化过程,提出有效避免二次雾沫夹带的液柱流体力学条件。数值模拟结果表明,液柱表面随着离开孔口的距离而变化,采用公式Lb／d=2．84We^0.694能有效预测液柱的断裂行为。     

气-液-固三相并流体系的混沌识别

通过重构相空间、等混沌分析方法对气－液－固三相并流向上流动系统的压力波动信号进行了定性和定量研究,研究表明：此类系统具有非线性混沌现象;计算结果显示,系统普遍存在２－３个分维,其中低频大尺度波动对应的分维反映全局动力学行为,其余两个反映局部性质。