格子Boltzmann方法在氣固兩相的應用研究.pdf

1、能源是人類能夠生存和發(fā)展的基礎。目前我國正處于經(jīng)濟高速發(fā)展的關鍵時期，能源消耗是非常巨大的，煤炭、石油、天然氣等不可再生資源面臨著枯竭，形式非常嚴峻。我國工業(yè)余熱資源非常豐富，但是被回收的資源僅為34.9％，回收潛力巨大，合理利用余熱資源能加快實現(xiàn)工業(yè)節(jié)能減排戰(zhàn)略目標。
　　水泥生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的中低溫煙氣，余熱鍋爐可以回收和利用這部分煙氣余熱來發(fā)電。然而煙氣中含有大量的飛灰，這些飛灰顆粒在鍋爐受熱面上沉積會降低鍋爐換熱效率，

2、減少鍋爐發(fā)電量，更加達不到預期的節(jié)能目標。所以積灰問題是關系到余熱回收技術是否能夠成功的關鍵問題之一，應當引起高度重視。積灰過程是一種典型的氣固兩相流，研究煙氣中的粉塵顆粒在管束上的沉積具有十分重要的應用價值和經(jīng)濟價值。
　　本文采用格子Boltzmann-Lagrange跟蹤方法模擬含塵煙氣橫掠管束飛灰顆粒沉積過程，探索管型和管束排列方式對顆粒沉積的影響。主要研究內(nèi)容及結果如下:
　　1、利用格子Boltzmann方法初步

3、模擬了二維多孔介質滲流問題，其中多孔介質是用QSGS生長法構造的，多孔介質內(nèi)部孔隙邊界非常復雜，模擬結果表明格子Boltzmann方法具有非常強大的解決含有復雜邊界問題的能力。
　　2、利用多松弛格子Boltzmann-Lagrange跟蹤方法模擬含塵煙氣橫掠圓形單管和橢圓形單管的沉積過程。研究發(fā)現(xiàn)，小Stokes數(shù)的顆粒在流場中的分布較為均勻，隨著Stokes數(shù)的增大，顆粒逐漸分布于靠近流場中渦旋結構的邊界區(qū)域，顆粒在圓管上總的

4、沉積量在逐漸減少。當橢圓長軸與來流方向平行時，顆粒在橢圓形管上單位面積的沉積率和碰撞頻率比在圓形管上的要小，并且隨著長短軸比的增大，單位面積的沉積率和碰撞頻率逐漸減小。
　　3、對于三種橫縱向管間距組合的順排圓形管束，在整體上具有相同的顆粒沉積規(guī)律，第一排管束的迎風面均有少量沉積，背風面顆粒沉積量較大，后兩排管束不管是在迎風面還是在背風面均有大量沉積;對于三種橫縱向管間距組合的叉排管束，在整體上同樣具有相同的顆粒沉積規(guī)律，每一排管