濃相氣力輸送過(guò)程的模擬研究.pdf

1、濃相氣力輸送技術(shù)已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的重視.由于輸送過(guò)程中流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,在濃相氣力輸送的研究中,通常有實(shí)驗(yàn)研究和理論研究?jī)煞N方法.但是,這兩種方法都有局限性.如在實(shí)驗(yàn)研究中,一些輸送參數(shù)的計(jì)算主要靠根據(jù)實(shí)驗(yàn)建立的經(jīng)驗(yàn)公式,因而得到的結(jié)論具有局限性,一般只比較適用于該實(shí)驗(yàn)條件,很難得到推廣;而在理論研究中,由于推導(dǎo)過(guò)程中采用了大量的簡(jiǎn)化而缺乏精確性.本文在實(shí)驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上對(duì)濃相氣力輸送過(guò)程進(jìn)行了模擬研究,以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)研究和理論研究的

2、不足. 在正壓上引式氣力輸送中試實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,通過(guò)改變輸送壓力對(duì)濃相氣力輸送過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,主要對(duì)濃相氣力輸送過(guò)程中管道沿程的輸送特性以及輸送壓力對(duì)固氣比、輸送能力等參數(shù)的影響進(jìn)行了研究.研究表明,輸送能力隨輸送壓力的增大而增大,固氣比隨輸送壓力的增大而減小;管道沿程的空隙率、氣體速度、顆粒速度及滑移速度逐漸增大;管道沿程的壓力和壓力降逐漸減小. 由量綱分析法并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出了適合本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的壓力降計(jì)算公式;并根據(jù)理

3、論研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了管道沿程的顆粒速度的修正計(jì)算公式.結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)擬合公式和修正公式作了誤差分析,結(jié)果顯示,與實(shí)驗(yàn)值吻合較好. 結(jié)合實(shí)驗(yàn)工況以及擬合公式的適用范圍,從氣固兩相的瞬時(shí)方程出發(fā),通過(guò)時(shí)均化法,推導(dǎo)了雷諾應(yīng)力的輸運(yùn)方程;由雷諾應(yīng)力的輸運(yùn)方程,考慮氣固相間相互作用以及顆粒的碰撞,顆粒與壁面的相互作用,建立了氣相和顆粒相的湍動(dòng)能和湍動(dòng)能耗散率的控制方程,與連續(xù)性方程和動(dòng)量方程組成了適合濃相氣力輸送過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,并探討

4、了控制方程組中主要項(xiàng)的物理意義. 建立了濃相氣力輸送過(guò)程中氣固兩相湍動(dòng)的雙流體模型,并建立了相應(yīng)的數(shù)值解法和計(jì)算流程,該模型能夠較全面地考慮兩相間、顆粒之間以及顆粒與管壁之間的相互作用. 利用所建立模型和相應(yīng)算法,用FLUEN軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)工況的氣力輸送過(guò)程進(jìn)行了模擬,得到了輸送過(guò)程的壓力分布圖、濃度分布圖和速度矢量圖等,直觀地顯示了濃相氣力輸送過(guò)程中的流場(chǎng)變化情況,并分析了產(chǎn)生圖示流場(chǎng)的原因.將模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了對(duì)比,