氣固流化床流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、近代固體流態(tài)化技術(shù)在工程中作為一種重要的流—固相間物理操作技術(shù)被廣泛采用。流化床是典型的流態(tài)化多相流操作技術(shù)。由于多相流行為是一個(gè)典型的混沌過程和非線性過程，對(duì)各種床內(nèi)參數(shù)，如壓力脈動(dòng)值、局部相含率、顆粒速度、顆粒溫度、氣泡尺寸等動(dòng)態(tài)變化過程的剖析，可以獲得更深層次的信息。近年來興起的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法，具有方便的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中不易測(cè)得的數(shù)據(jù)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備、修正及驗(yàn)證理論模型、降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，引起了許多研究者的興趣。 本

2、文采用流體力學(xué)模擬軟件FLIUENT6.2，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室測(cè)量數(shù)據(jù)，首先優(yōu)化氣固流化床分布板開孔率，然后采用最佳開孔率分布板，測(cè)量氣—固流化床內(nèi)局部固體濃度、床層壓降等參數(shù)，并與模擬值進(jìn)行比較。根據(jù)結(jié)果比較，修正及驗(yàn)證數(shù)值模型，獲得最佳普適性和可靠性強(qiáng)的數(shù)值模型。 第一，采用實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方法，研究三種不同分布板開孔率(φ=0.46，0.86，1.10％)對(duì)分布板壓降、局部固體濃度、氣泡尺寸、床層壓降等參數(shù)的影響，確定最佳開孔

3、率。研究結(jié)果表明，隨開孔率的增大，分布板壓降和分布板附近形成氣泡尺寸減小，顆粒流化質(zhì)量降低。開孔率對(duì)平均床層壓降影響較小，但對(duì)床層壓力波動(dòng)影響較大。根據(jù)對(duì)各參數(shù)的綜合研究，確定最佳開孔率為0.46％。 第二，為減小計(jì)算誤差，通過研究幾何模型、網(wǎng)格數(shù)量、最小時(shí)間步長(zhǎng)、顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)等因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，確定最佳計(jì)算參數(shù)。根據(jù)表觀氣速對(duì)流化狀態(tài)的影響，確定模擬氣速大于0.04m·s-1。在以上參數(shù)條件下，研究Syamlal—O'

4、Brien、Gidaspow和WenandYu三種曳力模型對(duì)流化狀態(tài)的影響。根據(jù)三種曳力模型對(duì)固體濃度分布和氣、固速度等參數(shù)的影響，本文選用Syamlal—O'Brien曳力模型，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)曳力模型進(jìn)行了修正，減小計(jì)算偏差。 第三，研究聲場(chǎng)流化床內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)行為。在修正曳力模型基礎(chǔ)上，根據(jù)聲場(chǎng)對(duì)顆粒速度和固體動(dòng)量方程的影響，建立氣—固流化床聲學(xué)模型。將聲學(xué)模型編程后導(dǎo)入FLUENT軟件，考察聲壓級(jí)對(duì)局部固體濃度、氣泡特征、