細顆粒噴動床流體力學(xué)特性的數(shù)值分析.pdf

1、迄今為止，對于細顆粒噴動現(xiàn)象尚未進行系統(tǒng)的實驗研究。為此，本文擬采用歐拉-歐拉雙流體模型對柱錐型噴動床內(nèi)細顆粒噴動的流體動力學(xué)特性進行了數(shù)值分析。應(yīng)用曳力模型描述氣固相間作用，并運用顆粒動理學(xué)理論對固相動量守恒方程中的固相壓力和固相黏度進行封閉?？紤]到噴動床內(nèi)的稠密氣固流動，建模中還考慮了顆粒摩擦應(yīng)力。基于上述數(shù)學(xué)模型，研究考察了封閉方程和相關(guān)參數(shù)以及網(wǎng)格尺度、時間步長對模擬結(jié)果的影響，并采用數(shù)值模擬方法對噴動床幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)對細顆

2、粒噴動行為的影響進行了討論。模擬得到了細顆粒在噴動床內(nèi)的流體動力學(xué)特性，比如流型轉(zhuǎn)變、濃度場分布、速度場分布、壓力場分布等，并將模擬結(jié)果與文獻報道的實驗結(jié)果和模擬結(jié)果進行了比較分析。
　　 在對曳力模型進行考察時發(fā)現(xiàn)，與采用Wen&Yu模型、Gidaspow模型以及Syamlal-O'Brien模型這三種氣固曳力模型得到的流型相比，在使用Schiller& Naumann曳力模型對細顆粒噴動行為進行模擬時得到的流型更穩(wěn)定，其原因

3、可能和噴動床幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。在對摩擦應(yīng)力模型進行考察時發(fā)現(xiàn)，與未采用摩擦應(yīng)力模型的結(jié)果相比，在采用Jackson& Jackson摩擦應(yīng)力模型或者Schaeffer摩擦應(yīng)力模型時，模擬得到的噴射區(qū)顆粒速度及空隙率均有所提高。由此說明，摩擦應(yīng)力對細顆粒在噴射區(qū)的流體動力學(xué)行為也有顯著影響，而對于粗顆粒，其影響僅限于環(huán)隙區(qū)。由模擬結(jié)果還可得知，與粗顆粒噴動類似，顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)和最大填充率對細顆粒噴動模擬結(jié)果也都有很大影響。因此，對于缺乏實驗

4、數(shù)據(jù)的研究體系，在對細顆粒噴動現(xiàn)象進行數(shù)值模擬時，預(yù)測合理的恢復(fù)系數(shù)和最大填充率就顯得至為重要。
　　 模擬結(jié)果顯示，噴動床幾何結(jié)構(gòu)對細顆粒噴動影響顯著。要形成穩(wěn)定噴動，顆粒直徑、噴嘴直徑及床體直徑三者之間必須相互協(xié)調(diào)，并滿足一定條件，一般對細顆粒體系的要求比粗顆粒體系更為苛刻。但是由結(jié)果可知，對于細顆粒即使?jié)M足穩(wěn)定噴動的條件也不一定能形成穩(wěn)定噴動。而對于噴動床結(jié)構(gòu)與顆粒物性未能嚴格滿足噴動條件的體系，加裝導(dǎo)向管可能使細顆粒更容