矩形噴動床放大過程中氣固流場特性多維度效應的數(shù)值研究.pdf

1、噴動床內(nèi)部極有規(guī)律的氣固流動特性，使得其在農(nóng)業(yè)、化工等很多領(lǐng)域都有廣泛的應用。自上世紀五十年代起，噴動床內(nèi)部流動機理的研究與探索一直是研究者們關(guān)注的熱點與核心問題，從實驗尺度到工業(yè)應用尺度的放大更是困擾工程界和學術(shù)界的難點課題。由于噴動床氣固流場受控因素的復雜性，以及受實驗條件和測量手段的限制，使得探討和認識其內(nèi)部流動與放大的本質(zhì)機理變得異常艱難。隨著計算流體力學的出現(xiàn)、數(shù)值計算算法的逐步完善以及計算機硬件的不斷更新，使得數(shù)值模擬逐漸成

2、為了研究噴動床的重要手段之一。
　　本文基于計算流體力學的方法，在歐拉-歐拉雙流體框架下結(jié)合顆粒動理學理論對不同維度的矩形倒椎體噴動床進行數(shù)值研究。模擬中將氣-固兩相均當做連續(xù)相處理，采用相同的質(zhì)量、動量守恒方程。為了節(jié)約計算資源均采用軸（面）對稱網(wǎng)格進行模擬。主要研究內(nèi)容包括以下三部分:
　　第一部分:對Liu[28]等人準二維噴動床實驗采用五種曳力模型和四種徑向分布函數(shù)模型進行模擬，得到了不同工況下顆粒體積分數(shù)云圖、顆粒

3、軸向速度軸向分布和徑向分布。通過與實驗值進行對比，探索出描述該體系中氣固兩相動量交換的最佳曳力模型和描述顆粒徑向分布概率的徑向分布函數(shù)。
　　第二部分:采用第一部分的研究結(jié)果作為基礎(chǔ)的邊界條件，針對厚度為0mm（二維）、15mm（準二維）和100mm（三維）三個維度的矩形噴動床，通過顆粒壁面滑移系數(shù)和碰撞恢復系數(shù)作為模型參數(shù)，探討顆粒與壁面之間由于摩擦和碰撞而產(chǎn)生的動量交換，探索碰撞和摩擦等微觀動力學事件影響宏觀流場的規(guī)律。通過實