用FLUENT模擬水平管和傾斜管中懸浮氣力輸送過(guò)程.pdf

1、氣力輸送是指一種以氣體作為輸送動(dòng)力，在管道中輸送干燥的粉粒狀固體物料的方法。在礦山、冶金、機(jī)械工業(yè)、石油化工、建材、食品、電力、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、制藥等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。氣力輸送可以分為稀相懸浮輸送和密相輸送。 傳統(tǒng)研究氣力輸送的方法包括實(shí)驗(yàn)和理論方法。實(shí)驗(yàn)方法，由于受測(cè)試手段和測(cè)試條件的限制，多數(shù)工作還僅限于對(duì)宏觀流體力學(xué)特性的觀察和測(cè)定。理論方法，依賴經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，預(yù)測(cè)能力有限，同時(shí)不能給出

2、詳細(xì)的流場(chǎng)信息。隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬體現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它能夠?qū)崿F(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)各種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇，然后根據(jù)這些信息來(lái)調(diào)整各種參數(shù)，進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。 本文考慮了顆粒之間以及顆粒和壁面之間的碰撞，建立了顆粒動(dòng)力學(xué)雙流體模型，該模型可以通過(guò)顆粒壓力和顆粒粘性來(lái)考慮顆粒間相互作用，因而對(duì)很多復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象給出合理的模型描述。采用大型商用軟件包FLUENT作為計(jì)算手段，對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散化，并進(jìn)行數(shù)值求

3、解。 由于在水平管道和傾斜管道氣力輸送過(guò)程中，重力方向和流動(dòng)方向垂直或具有一定的角度，所以流動(dòng)非常復(fù)雜。前人對(duì)此氣力輸送過(guò)程多為實(shí)驗(yàn)研究，數(shù)值模擬研究很少。本文對(duì)水平和傾斜輸送管道內(nèi)顆粒的懸浮氣力輸送過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。 通過(guò)將數(shù)值模擬結(jié)果和文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，說(shuō)明本文所建立的模型具有一定的適用性，結(jié)果預(yù)報(bào)基本上是可行的。 分析了一些重要參數(shù)對(duì)懸浮氣力輸送過(guò)程的影響，包括輸送氣速、顆粒密度、顆粒直徑、顆粒的質(zhì)量通

4、量、顆粒之間的碰撞恢復(fù)系數(shù)、顆粒與壁面碰撞恢復(fù)系數(shù)、鏡面反射因子、輸送管道管徑和管道的傾斜角度。分析了各個(gè)因素對(duì)顆粒體積分?jǐn)?shù)分布的兩種形式(Ⅰ型：濃度最大值在管中心附近，Ⅱ型：濃度最大值在管底。)的影響。得出了以下結(jié)論： (1)對(duì)壓降的影響：在其它條件相同的情況下，輸送氣速越大，顆粒密度越小，顆粒直徑越小，顆粒的質(zhì)量通量越大，鏡面反射因子越大，壓降越大。對(duì)傾斜管道：當(dāng)鏡面反射因子較小時(shí)，壓降隨著管道的傾斜角度增加而增大；當(dāng)鏡面反

5、射因子較大時(shí)，壓降隨著管道的傾斜角度的增加先增大后減小。 (2)對(duì)氣體速度分布的影響：在其它條件相同的情況下，輸送氣速越小，顆粒密度越大，顆粒直徑越大，顆粒的質(zhì)量通量越大，鏡面反射因子越小，管道的傾斜角度越小，氣體速度分布的非對(duì)稱性越強(qiáng)。 (3)對(duì)顆粒速度分布的影響：在其它條件相同的情況下，輸送氣速越大，顆粒密度越小，顆粒直徑越小，輸送管道直徑越大，管道的傾斜角度越小，鏡面反射因子越小，顆粒速度越大。 (4)對(duì)顆