基于离散相模型的管式膜过滤CFD分析

基于计算流体力学方法研究管式膜过滤过程中液、固两相在膜管内的运动流态。以多孔介质模型和湍流模型分别模拟管式膜和连续相液体,采用离散相模型模拟计算并示踪离散相颗粒分布。     

一种新型聚结填料的流动特性模拟

采用流体动力学软件Fluent,对一种新型的具有复杂结构的聚结填料在油水分离器中的内部流场和液滴的运动状况进行了三维数值模拟,连续相、颗粒相、颗粒轨迹计算分别采用k-epsilon模型、离散相模型和随机轨道模型.得到了该种填料内的速度、压力、湍流强度等的分布情况,并据此对该种填料的分离性能进行了分析.     

流体-固体两相流的数值模拟

鉴于流体 -固体两相流及其数值模拟在化学工程中愈来愈广泛的应用 ,本文综述了Euler坐标系下流体相湍流模型、颗粒轨道模型以及流体 -颗粒双流体模型的基本原理和数值模拟方法 ;对相间耦合和颗粒间的相互作用也进行了介绍 ,特别是对能详细描述多颗粒间相互作用的颗粒离散单元法在流体 -固体两相流中的应用进行了详细描述 ;在评述各模型的优缺点和分析目前存在的问题的基础上 ,提出了今后的发展方向     

蒸发管内汽液两相流不稳定性线性均相模型

提出了描述两相流不稳定性的线性均相模型。根据均相模型运用系统控制原理的方法导出了描述系统稳定性的无因次参数η。运用参数η判断系统的稳定性，计算值和试验值基本吻合。     

吹氩板坯连铸结晶器内夹杂物去除的数值模拟

针对吹氩板坯连铸结晶器内非金属夹杂物去除问题,采用准单相模型和离散相模型描述了水-空气-夹杂模拟物体系和钢液-氩气-夹杂物体系的粒子行为和去除效率.结果表明,吹氩有利于夹杂物上浮去除,同一气量(6.0L/min)下夹杂物在拉速1.3m/min时去除率最低.同一拉速(1.2m/min)下存在临界气量9.0L/min,小于临界气量,吹氩可增加夹杂物上浮率,减小进入铸坯率;大于临界气量,夹杂物上浮率减少,进入铸坯率增大.准单相模型和离散相模型能较好地模拟夹杂物在气液两相中的运动和去除.     

基于LBM-DEM的鼓泡床内气泡-颗粒动力学数值模拟

将修正后的格子Boltzmann方法（LBM）与离散单元法（DEM）相结合,建立LBM-DEM四向耦合模型对单口射流鼓泡床中气泡运动进行模拟。其中,流体相采用格子Boltzmann方法中经典的D2Q9模型,颗粒相求解采用离散单元软球模型,颗粒曳力求解采用Gidaspow模型,流固耦合基于牛顿第三定律。应用Fortran语言编程对上述模型进行求解,模拟得到了鼓泡床内气泡演化过程,并与相关实验进行对比,有效验证了当前模型的准确性。同时,分析了床层内颗粒速度、颗粒体积分数以及能量分布。结果表明：颗粒时均速度分布不仅能体现颗粒运动强弱,也可以反映气泡运动过程;床内空隙率与颗粒体积分数分布在预测床层膨胀高度上具有高度的一致性;初始堆积效应使得床内颗粒势能始终大于颗粒动能;随颗粒密度增加,势能增大,动能逐渐减小。     

冲击型T形管处气液两相流分流特性研究进展

气液两相流流经T形管时,两相流流量通常在支管中分布不均,严重影响下游设备的运行效率和运行安全。截至目前,国内外学者对分支型T形管进行了大量研究,但是很少有人关注冲击型T形管处的分流特性。本文从实验、模型和理论等角度进行分析,详细回顾了冲击型T形管处两相流分流存在的问题,并展望了未来的研究方向。本文描述了不同角度的冲击型T形管以及水平冲击型T形管后连接不同角度的分支管路等实验,概述了以流线划分方法为基础的现象学模型和以管路压降为基础的机理模型,总结了分支管路的方向、T形管入口处气液两相流型、T形管下游管路对称性、T形管下游立管中两相流的流动状态以及下游管路中压降等重要因素对气液两相流分流特性的影响,阐明了未来的研究方向。提出下一步的研究工作可以从改进气液两相流分流模型以提高预测精度、将下游分支管路中的流动状态与动量平衡理论相结合来研究T形管处两相流分流等方面开展。     

气固两相流电容相关流量测量仿真研究

以气/固两相流互相关测量系统为研究对象,采用计算机仿真的方法,对由电容传感器构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理进行研究。利用ANASYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系;采用Monte-Carlo方法,建立气/固两相流动模型;研究＂凝固流动图型＂、＂非凝固流动图型＂,离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响。     

考虑颗粒间碰撞的稠密气/固流动二阶矩两相湍流模型

将统一二阶矩两相湍流模型和颗粒动力学理论结合,推导并封闭了稠密两相流考虑颗粒间碰撞的统一二阶矩两相湍流模型.该模型用颗粒动力学理论模拟颗粒之间的碰撞,用各向异性的统一二阶矩模型考虑气相和颗粒相的湍流脉动,并用输运方程描述气固两相湍流之间的相互作用.最后用该模型对狭窄槽道内的气粒两相流动进行了模拟,模拟所得的颗粒水平方向和垂直方向的雷诺应力和实验结果吻合良好.结果表明,考虑颗粒间碰撞之后,颗粒水平方向雷诺应力的预报得到了明显改进.     

基于ANSYS的气/液两相流电容相关流速测量仿真研究

以气/液两相流互相关测量系统为研究对象,采用MATLAB建模仿真方法,研究由电容传感嚣构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理.并针对电容传感器的"软场"特性,利用ANSYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系,采用Monte-Carlo方法建立气/液两相流流动模型,研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型"以及速度...     

确定性颗粒轨道模型在流化床模拟中的研究进展

随着计算机硬件的发展,基于颗粒尺度模拟稠密气固两相流的颗粒轨道模型发展很快.本文回顾了目前流化床模拟中确定性颗粒轨道模型的研究状况,概述了处理颗粒碰撞的硬球模型、软球模型以及DSMC方法在国内外流化床模拟中的研究成果,评述了颗粒间相互作用处理方法的优缺点以及适用的系统等,指出了确定性颗粒轨道模型发展亟待解决的问题,展望了确定性颗粒轨道模型未来的发展趋势.     

新型湿法除尘系统内气液两相流动的数值模拟

结合湿法除尘及挡板绕流技术,本文设计开发了一种带有挡板结构的新型湿法除尘系统。为探究该系统内挡板结构诱导产生的涡旋流动特性及其内部离散相运动规律,基于计算流体力学（CFD）方法,文章选用重整规划群（RNG）k-ε湍流模型数值对比了不同挡板参数下的涡旋结构、速度分布及压降情况等气相流场特性。同时利用离散相模型（DPM）分析了不同工况下喷淋液滴的运动轨迹、逃逸率及驻留时间表现。结果表明,集尘区内弓形挡板的设置可诱导产生涡旋流动,不仅能够抑制低速“流动死区”,同时还可不同程度改善喷淋液滴逃逸情况、有效延长其在装置内的驻留时间。综合考虑气相入口速度v、挡板安放角θ及喷淋液滴粒径D_p的影响,文章推导获得了液滴逃逸率的计算公式,可较为准确地预测喷淋液滴的运动情况。     

提升管内颗粒团聚行为的离散颗粒模拟

采用计算流体力学和离散单元方法对二维提升管气固流动过程进行了数值模拟。采用大涡模拟方法模拟气体湍流流动,采用离散单元方法模拟颗粒碰撞过程。基于网格内流体能量守衡,提出了动能加权平均法,实现Euler坐标与Lagrange坐标的耦合与分解。模拟计算得到的瞬态流型揭示了颗粒聚团的合并和破碎过程及颗粒的详细运动行为,定性地揭示了提升管内气体-颗粒两相流动过程。     

CFB中环核结构的模拟

In this paper, the stochastic particle-trajectory model is proposed for simulating the dynamic behavior of circulating fluidized bed (CFB). In our model, the motion of solid phase is obtained by calculating the individual particle trajectory while gas flow is obtained by solving the Navier-Stokes Equation including two-phase interaction. For the calculation of solid phase, the motion of each particle is decomposed into a collision process and a suspension process. In suspension process, the less important and/or unclear forces are described as a random force considering gravity, drag force and pressure gradient. As a result, the proposed model gives some numerical simulations of CFB. It indicates that the stochastic particle-trajectory model can be used to simulate qualitatively the annulus-core structure of CFB and the influences of stochastic factors cannot be ignored. In a CFB, the coupling of stochastic factors between two phases makes the radial voidage decreased. Moreover, the upward motion of particles is mitigated by both stochastic factors and turbulence between two phases.     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

垂直并流向上气固两相流中流动结构的分析及曳力系数的计算

This study investigates the heterogeneous structure and its influence on drag coefficient for concurrent up gas-solid flow.The energy-minimization multi-scale (EMMS) model is modified to simulate the variation of structure parameters with solids concentration,showing the tendency for particles to aggregated to form clusters and for fluid to pass around clusters.The global drag coefficient is resolved into that for the dense phase,for the dilutephase and for the so-called inter-phase,all of which can be obtained from their respective phase-specific structure parameters.The computational results show that the drag coefficients of the different phases are quite different,and the global drag coefficient calculated from the EMMS approach is much lower than that from the correlation of Wen and Yu.The simulation results demonstrate that the EMMS approach can well describe the heterogeneous flow structure,and is very promising for incorporation into the two-fluid model or the discrete particle model as the closure law for drag coefficient.