管式布风流化床密相区气固流动特性数值模拟

为了研究新型管式布风流化床密相区气固流动特性，对流化床内流动特性进行了数值模拟.运用基于颗粒动力学理论的欧拉－欧拉气固多相流模型和PC-SIMPLE算法，模拟得到了床内密相区不同工况条件下的气固流动特性，分析了气泡生成、长大和破灭过程，同时讨论了布风管小孔风速和管节距对流化质量的影响.计算结果表明：管式布风流化床具有内循环流化床的气固流动特性，气泡的生成初期具有一定的对称性质，在气泡长大到一定大小的时候，相邻的气泡会发生融合现象，减小布风管小孔风速或增加布风管的横向间距可能造成床层中间部分床料流化质量不高.     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

双腔颚式破碎机破碎力的研究

破碎力是破碎机重要的基本参数之一。本文通过分析双腔颚式破碎机结构特点，推导了齿轮固定点的轨迹方程。对各杆件进行了运动分析，并 建立了破碎力的计算公式。     

双蓄热式环形炉内流动与传热过程的数值模拟

为了描述双蓄热式环形加热炉在特殊结构下流动、传热和燃烧过程的特性，建立了非对称双蓄热式环形实验炉内流动、传热和燃烧过程的数学模型.湍流模型采用标准κ-ε双方程模型，燃烧模型采用平衡混合分数（PDF）模型，辐射传热模型采用离散坐标(DO)辐射模型.利用数值仿真软件进行了模拟计算，结果表明，炉膛内温度均匀性较好，一氧化碳的燃烧完全，二氧化碳的浓度在炉内分布均匀.     

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.     

微观-介观双尺度模型下循环流化床内宏观流动

基于气体分子运动论和颗粒动理学,建立微观-介观尺度双尺度的稠密气固两相流流动模型.微观尺度考虑气体与单颗粒以及单颗粒间相互作用造成的能量和动量传递和耗散,介尺度考虑气体与颗粒团聚物以及团聚物间相互作用形成的能量和动量传递和耗散,同时考虑微观尺度与介观尺度间相互作用导致动量和能量的传递.模拟计算颗粒相浓度、速度等参数与实测值相吻合.     

FCC颗粒散式或聚式流态化特性的CFD模拟

流化催化裂化(FCC)在重油轻质化过程中占有重要地位,掌握气固流化床内流动特性对FCC装置的合理设计有一定指导作用。采用Brandani S和Zhang K的模型,在商业化CFD软件包CFX 4.4平台上模拟了宽为0.25 m和高0.70 m的二维流化床中粒径为6.4×10-5m和密度为1 225 kg/m3的FCC颗粒不同表观气速下的散式或聚式流态化特性,所得结果与前人的实验测量和理论预报相吻合。     

自由降膜表面波流动和传热特性的研究

要对垂直自由降膜表面波建立了数学模型及计算方法,在雷诺数Ｒｅ为８８０、等温壁面条件下,根据实验测定的薄膜厚度随时间变化的规律,经坐标转换,在运动坐标系下,采用有限差分法求解动量方程和连续性方程,得到了定常温度下层流降膜内的速度分布和压力分布;并在恒壁面热流密度条件下,结合能量方程,求得并分析了换热系数和表面波之间的关系。     

颗粒堆积多孔介质内幂律流体的流动阻力特性

为深入研究幂律型非牛顿流体在均匀球颗粒堆积多孔介质内流动的阻力特性,基于经典Carman-Kozeny-Blake模型及孔喉通道模型,提出一个新的预测模型.针对幂律流体的流变特性,利用平均水力半径理论,得到了于迂曲度、孔隙率、孔喉比、颗粒直径及幂律指数等重要参数修正的Ergun型方程表达式,且方程中的系数表达式A、B等各物理量都有明确的物理意义.对所建模型与文献中的理论模型及实验数据关联式比较的结果表明,新模型在一定流态区间内的阻力预测值与文献吻合较好.给出了幂律流体的临界雷诺数、修正渗透率及惯性系数的关联式.     

螺距对星形螺旋燃料棒束通道内流动与传热特性的影响

采用SST k-ω湍流模型对不同螺距的星形螺旋燃料棒束通道内流动换热特性进行数值模拟研究。分析了燃料棒螺距对棒束通道内冷却剂的速度、压力、温度分布、搅混特性及换热特性的影响。结果表明,冷却剂在星形螺旋结构的诱导下产生横向流动,增强了搅浑作用。随着螺距的减小,冷却剂横向流动速度增大,压力降增大,流体换热Nu数增大,流体换热性能提高。     

低密度多孔颗粒在三相循环床中的流动特性研究

为了开发一种能耗低、操作方便、成本低、处理能力大、占地面积小的三相流化床用于废水处理,实验研究了以高比表面积、低密度的高分子载体为固相的三相外循环流化床的流动特性。实验结果表明,当提升管内总固含量在5%～25%之间时,静止液流操作条件下的颗粒最小流化速度在0.87×10-3～2.2×10-3m/s内;非循环及循环条件下起始输送速度分别在1.0×10-2～1.6×10-2m/s和5.2×10-3～7.1×10-3m/s内;床内固含率的变化对气含率的影响很小;表观气速超过0.04m/s以后固含率基本不随表观气速改变。这些优点对三相床在废水处理中的应用具有重要意义。     

空气重介质流化床干法分选原理的单颗粒动力学描述

燃煤巳造成了我国严重的大气污染及酸雨，选煤是煤燃前净化的主要技术，对治理煤烟污染发挥着重要作用。传统的选煤方法是水洗 ，而严重干旱缺水的现实又制约着西北地区洗煤技术的应用与发展。空气重介质流化床是不用水的干法分选新技术，对我国西部煤炭资源的开发利用具有极广阔的应用前景。因此，开展对空气重介质流化床的多相流体动力学研究具有十分重要的理论意义和作用。本通过单颗粒动力学模型及数值计算得到不同的密度与粒度的矿粒在空气重介质流化床下沉的深度描述，同样粒度下矸石密度大于精煤密度而形成矸石在上精煤在下的分离层，从动力学角度解释了其分选的基本原理。     

导向管充气喷动床的流动与传热特性研究

在直径９２ｍｍ的有机玻璃制导向管充气喷动床反应器内,以玻璃珠为实验物料,以空气为喷动和充气气体,在导向管充气喷动床的最大允许充气速度范围内,考察充气速度对导向管充气喷动床的最小喷动速度、床层压降、中心喷泉高度的影响,采用示踪粒子的方法,研究充气速度对颗粒在壁效应区的下移速度的影响。并考察了热模装置内充气速度对壁与床层间传热系数的影响。结果表明：充气有利于导向管喷动床的喷动床的喷动及操作稳定性;充气     

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。     

起旋器对水平液固循环流化床颗粒分布的影响

建立了一套水平液固循环流化床颗粒分布测试系统,在循环流化床内加入局部起旋器,并利用CCD图像测量与数据处理系统对循环流化床内固相颗粒分布特性进行了研究.探讨了起旋器导叶包角、安装位置、液体流速以及轴向距离对水平循环流化床内固相颗粒分布的影响.实验结果表明:在水平液固循环流化床内安装导流叶片式局部起旋器,可以有效提高管路上部的颗粒浓度,改善固相浓度分布的不均匀程度.     

不同种类颗粒射流流化床的射流深度

对Geldart B、D类颗粒进行了射流深度计算关联式的研究。对前人的实验数据进行多元线性回归分析,建立了射流流化床中Geldart B、D类颗粒射流深度的计算关联式,关联式计算值与实验值吻合较好。将关联式与其他研究者得到的关联式进行比较,本关联式误差相对较小。     

运动物体在浓相流化床中的受力

对物体在浓相流化床中的受力情况进行了理论和实验研究,结果表明：运动物理在流化床中除受到重力外,还主要受到拟流体静压分布产生的浮力和流化粒子与物体相对运动产生的和作用,物体在流化床中受到的和基本遵守Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ原理,等于所排开拟流体的重昨。流化床的流变特性为Ｂｉｎｇｈａｍ粘塑性流体,流化粒子作用在物体上的电力可由修正的Ｒｅｙｎｏｄｓ数代入牛顿力式算出。     

螺旋槽管管内传热与流动性能的数值模拟研究

采用数值模拟方法对以空气为介质的7根螺旋槽管的传热及流阻性能进行了计算,并与圆形光滑管进行了比较.分析了螺旋槽管强化传热机理,发现其场协同程度得到改善是其传热得到强化的主要原因.同时还分析了管内Re数、槽深e、节距p以及滚球半径r对螺旋槽管换热与流阻性能的影响,结果表明:在相同流量下,节距一定时,槽深越深,换热效果越好,同时阻力也越大;槽深一定时,节距越小,流体边界层分离作用越明显,管内换热越强,流动阻力也随之增大;滚球半径对传热影响比较小,但是对流动阻力的影响却比较大.     

冷热水混合器流动传热特性的数值模拟

目前,中央热水工程向大型自动化和人性化方向发展,工程恒温热水混合器应运而生,它是供水系统专门配套的全自动洗浴水温控制设备。运用CFD软件的RNGk-ε湍流模型对冷热水混合器进行三维数值模拟,研究其内部流场和温度场的变化情况,同时分析了入口直径、入口速度、入口热水温度等因素对混合器内的流场分布及混合效果的影响。研究结果反映了混合器内部的复杂流动,为混合器的设计和改进提供了理论依据。     

气固流化床中粗粒的沉降行为

利用磁必示踪粒子对粗粒在流化床中的沉降行为进行了实验研究,结果表明：不同物性示踪球呈现不同的沉降行为;高密度、大粒度示踪球基本按照其自身密度和粒度沉降。随着示踪球密度或粒度的减小,示踪球的沉降速度与其密度和粒度不再具有确定的大小对应关系;与床层密度接近的示踪球先是在床怪上部往复振荡运动,经过一段时间后,下浇至床底。示踪球的不同沉降特性可由示踪球在流化床中的受力和流化粒子自身的运动加以合理解释。