基于动态双重网格下喷动床滞止区流动特性CFD-DEM数值模拟

基于Fortran语言自行开发了基于动态双重网格方法下的喷动床内气固两相流动的CFD-DEM方法,同时开展了喷动床内径向混合实验与模拟研究,又结合单网格方法对喷动床内0~2.0 s内的滞止区特性进行对比分析,验证了动态双网格方法计算结果的准确性。然后利用动态双网格方法对不同进口气速下和不同初始堆积高度下的喷动床进行数值模拟研究,对滞止区颗粒流动过程进行追踪,结果表明：径向混合实验结果与数值模拟结果有很好一致性;在喷动床内存在一定的滞止区,滞止区内的颗粒流动性较差;初始堆积高度不变,随着进口速度的增加,滞止区高度下降速率和向喷口延伸速度无明显变化;进口速度不变,随着初始堆积高度的增加,滞止区颗粒下降速度随之增加,但其向喷口延伸速度逐渐变慢。     

基于CFD-DEM的高聚物颗粒流化干燥特性研究

基于CFD-DEM(计算流体力学-离散单元法),结合传热和传质模型,探究了气体速度、气体温度和粒径大小对高聚物颗粒干燥特性的影响规律.结果 表明:颗粒干燥过程主要发生在恒速干燥阶段,随着气体速度和气体温度的增大或颗粒粒径的减小,颗粒干燥速率逐渐增大,干燥时间逐渐减少;拟合模拟数据得到MR=aexp(-ktn)模型能够很...     

提升管内颗粒运动分析及稀相输送过程浓度检测

为了研究提升管底部区域内颗粒的运动行为及浓度分布情况,采用电荷耦合(CCD)高速摄像机对提升管底部距离入风口20~30 cm轴向区域内的流动过程进行拍摄,根据流动图像对颗粒分布规律和流动结构进行了分析,并基于图像法实现了对稀相气力输送过程颗粒浓度的检测。结果显示:受送风方式的影响,在快速床阶段,颗粒在整体上呈现环核流动结构,同时在环隙区呈现左疏右密的分布形式;在节涌床和湍动床阶段,颗粒依次呈现柱塞式流动结构以及顺时针内循环流动结构。结合压差法测定的实验结果发现,图像法对稀相输送过程颗粒浓度的检测比较准确,其相对误差小于20%,且相对误差超过5%的情况只出现在表观气速相对较低的阶段。     

气固流化床启动阶段挡板内构件受力特性的CFD-DEM模拟

流化床启动阶段内构件会受到较大的破坏性载荷冲击,为了保障流化床内构件的长周期可靠性,需要掌握这个阶段内构件在流化床内的受力特性。首先提出了一种统计内构件表面受力的方法,将微观颗粒-挡板作用信息转换为宏观挡板受力载荷信息。在此基础上采用CFD-DEM方法,统计分析了流化床启动阶段床层中水平挡板内构件的受力载荷特性。研究结果表明：CFD-DEM方法可半定量复现实验中启动阶段内构件表面受到的动态载荷信号,并复现了表观气速和颗粒粒径对挡板峰值载荷强度的影响规律。本研究证明了内构件表面受力载荷强度统计方法的正确性和CFD-DEM统计分析受力载荷的可行性。     

采用拉格朗日法与欧拉法模拟旋风筒内气固两相流的对比研究

为了研究颗粒相对于水泥生产预分解系统中旋风筒内两相流场的影响,分别使用不考虑颗粒影响的拉格朗日单向耦合方法与考虑颗粒影响的欧拉多相流方法对6000T/D预热器C1级旋风筒进行气固两相流的数值模拟,旋风筒颗粒出口处边界条件的处理采用了灰斗出口算法,该算法将锥筒出口到颗粒出口之间的空间中气流的轴向压降定义为只受重力影响,实现挡风板的作用.模拟结果与现场数据对比表明:拉格朗日单向耦合方法与欧拉多相流方法均可以精确的捕捉到旋风筒内部流体的流动情况,压力场分布相似,欧拉多相流方法下的流场速度分布更加合理,收尘效率精确度较高.     

基于特征相似度匹配PTV法的稀相气固两相流流场的测量

提出一种基于几何特征和归一化转动惯量特征相似度相结合的粒子跟踪测速算法。该方法采用高速摄像机拍摄流化床中气固两相流的稀相颗粒运动图像,经图像处理后,提取特征参数,进而应用面积和周长相似度对颗粒进行初步筛选匹配。然后对经过初步筛选后的颗粒进行归一化转动惯量最佳相似度的匹配,从而准确快速地实现颗粒匹配,进而计算出气固两相流颗粒的流速。实验结果表明,该方法能准确地跟踪稀相颗粒,是一种行之有效的稀相流场速度测量方法。     

基于CFD-DEM耦合方法的非牛顿磨料浆体射流特性研究

采用CFD-DEM(Computational Fluid Dynamics with Discrete Element Method),模拟了磨料射流中颗粒在清水与0.2％(以质量分数计)胍胶溶液中的运动过程,研究了颗粒的运动轨迹、颗粒在喷嘴轴线位置处的速度变化情况、流体参数对射流扩散及颗粒空间分布的影响.在喷嘴收缩...     

在气力输送弯管中炭黑的输送特性分析

研究炭黑(固相颗粒)在气力输送通过弯管时,弯径比(δ)对输送弯管内压力损失和固相颗粒运动速度以及弯管内壁磨损的影响。当δ小于5时,随着δ的增大,输送弯管内压力损失减小和固相颗粒运动速度增大,弯管内壁磨损程度降低;当δ增大到5后,输送弯管内压力损失和固相颗粒运动速度以及弯管内壁磨损速率变化放缓。设计炭黑气力输送弯管时,δ在5～7范围内既可以使输送弯管内壁磨损程度和输送能耗降低,又可满足输送管道布局和工艺要求。     

同轴相向撞击流混合器的动态特性分析

根据同轴相向撞击流混合器的混合特点,建立了冷、热水在该混合器对撞混合过程中混合器出口温度的计算模型,计算了出口温度随冷、热水入口温度的阶跃而变化的动态过程,并考察了冷、热水进口流量和混合器容积对这一动态过程的影响。结果表明,混合器出口温度的动态过程是无振荡的渐趋过程,其调整时间随着进口流量和混合器体积的增加而显著增加。     

基于离散颗粒法模拟搅拌釜气含率分布

The discrete particle method was used to simulate the distribution of gas holdup in a gas-liquid standard Rushton stirred tank. The gas phase was treated as a large number of bubbles and their trajectories were tracked with the results of motion equations. The two-way approach was performed to couple the interphase momentum exchange. The turbulent dispersion of bubbles with a size distribution was modeled using a stochastic tracking model, and the added mass force was involved to account for the effect of bubble acceleration on the surrounding fluid. The predicted gas holdup distribution showed that this method could give reasonable prediction comparable to the reported experimental data when the effect of turbulence was took into account in modification for drag coefficient.     

基于PIV技术的管道流流动特性研究

根据不同介质的两相流介绍了PIV技术对管道流场流动规律的研究,总结了其在气固、气液、固液两相流中对流体流动规律的研究及相应的优势,表明PIV技术运用于管道流研究不仅能够提高测量的准确性还能够对流场流动特征进行较为精确的表征。分析了示踪粒子、流场形成因素以及流场中涡旋现象等因素对研究的影响,探讨了PIV技术对管道流研究所存在的不足,并指出应将PIV技术与数值模拟理论相结合,建立真实且能反映实际的流动模型才能够获得更好的研究结果。     

垂直立管中催化剂流动特性的实验研究

对垂直立管中催化剂的流动性能进行了实验研究,测定了各种操作条件下立管中的轴向压力分布、催化剂循环速率以及附加吹气的影响. 实验结果表明,立管中的气固流动存在分别处于负压差下移下流区的"脱气段"和处于正压差下移下流区的"持气段"两种流动状态;下料阀开度对固体循环流率有明显的约束作用,且使"持气段"总压降增加较"脱气段"更为明显;对立管引入附加吹气有明显的增压作用,并使立管的压力分布有较大的改变. 根据实验结果及分析,对垂直立管的管形设计和催化剂在垂直立管中的密相输送提出了分析与建议.     

水平管道内固液两相流流动特性的CFD模拟

引言固液两相流管道水力输送技术始于20世纪初,现已广泛应用于能源、化工、石油、矿业、水利、冶金及环保等各工业领域,量化管道内固液两相流流动特性对于指导输送系统的安全运行及优化设计尤为关键。长期以来,两相流复杂的力学特性给     

仿柳叶形静态混合器的流动及混合特性

对仿柳叶形静态混合器内混合气流进行了速度场与浓度场的试验研究,结果表明该混合器内速度场与浓度场偏差均达到了非常理想的效果（优于国家标准偏差值）。同时采用CFD软件对该静态混合器内的流场进行了数值模拟,试验与模拟的数值结果以及两者的浓度云图分布都有着较好的一致性。随后的研究结果表明：在混合元件尾迹区域出现了纵向涡和发卡涡来促进混合;在经过混合元件区域时因为湍流动能耗散率增加形成的高湍流动能耗散率区能够使物质交换更加频繁;整个静态混合器的流动阻力也主要发生在该区域,随之出现的返混现象也在一定程度上加强了混合效果。     

流体物性对壳侧不互溶双组分两相流动特性的影响

选用空气-水和空气-柴油2种不互溶双组分两相混合物物系,实验研究了液相物性对管壳式换热器壳侧两相流流型及其转变和两相流动特性的影响.研究表明,液相物性对间歇流向环状流的转变有显著影响,对于向泡状流转变的影响则不如在管内流动明显.研究还表明,液相物性特别是粘度和表面张力对截面含气率和两相摩擦压降有显著影响.     

气固流化床内宽筛分硅粉颗粒流化特性的数值模拟

为了探索气固流化床内宽筛分硅粉颗粒的流化特性,作者利用计算流体力学CFD软件,采用Eulerian气固多相流模型及SIMPLE算法,模拟了二维气固流化床内不同粒级硅粉颗粒在不同操作件下的气固流化特性;分析了气泡生成、长大和破裂的过程,研究了床内气固两相的流动特性.结果表明:模拟计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为10...     

负压差立管内气固两相流的流态特性及分析

对于出口插入密相床的立管，管内气固两相的流动特点是下行的颗粒速度大于气体速度和颗粒的逆压差流动，颗粒下行是一个减速运动过程. 管内的气固两相流的流态有两种形式，当GsGsc时，流态是浓相输送流态，气流下行. 两种流态可以互相转变，主要取决于颗粒质量流率的大小. 负压差立管的流态变化与气固两相之间滑落速度和轴向压力的变化密切相关，滑落速度随颗粒质量流率的增加逐渐减小，而轴向压力则逐渐增大以平衡立管的负压差.     

基于多相流模拟的原油输送管道内腐蚀预测分析

采用软件探讨温度、压力、管道的直径、二氧化碳分压、管道倾斜角等参数对管道的腐蚀速率的影响。经分析后得出,随着原油输送管道内部直径的扩大,管道内的腐蚀程度降低;随着二氧化碳分压的增加,输送管道的腐蚀也在增加;拥塞段管道的二氧化碳腐蚀速率比层流管道的腐蚀速率高得多。对多相流管道的腐蚀情况开展分析,对原油输送管道腐蚀发生点进行了预测。     

基于CCDM的流态化制冰的多相流动与传热特性

流态化制冰是一种新型的直接接触式动态制冰方式,通过建立联合连续和离散模型的CCDM(combined continuum and discrete model)全耦合模型,采用一种非结构网格颗粒搜索法,计算了流态化制冰过程所涉及的颗粒-流体多相系统的流动和传热特性。结果表明:基于CCDM模型计算出的结果与实验数据有较好的一致性,模型的准确度高;冻结程度关键值的提出,简化了颗粒间碰撞模型的判断和颗粒相表面传热量的等效计算;颗粒间的碰撞、聚并对颗粒粒径的作用,会进一步影响颗粒的运动速度、停留时间以及轴向浓度分布的变化,难以忽略其对于流态化制冰过程的多相流动与换热特性的影响。