基于雙重網(wǎng)格的流化床內流動與傳熱特性的數(shù)值模擬.pdf

1、流化床以其燃料適應性廣、環(huán)保性能優(yōu)越、制備系統(tǒng)簡單等諸多優(yōu)點被廣泛地應用于各工業(yè)領域。然而由于流化過程的復雜性和床內兩相間作用的復雜性使人們對流化床的微觀反應過程尚未充分了解。近年來，隨著數(shù)值模擬的發(fā)展不斷加快，數(shù)值模擬方法對稠密氣固兩相流系統(tǒng)預測的精確度也在不斷提高。
　　本文將計算流體力學與離散單元法(CFD-DEM)分別應用于氣相與固相的數(shù)值計算，采用 Fortran語言進行編程計算，并在已有基礎上開展了對氣固兩相雙重網(wǎng)格程

2、序的開發(fā)與優(yōu)化，對流化床中的氣固兩相流動與傳蓄熱特性展開了研究。
　　首先，建立了一種雙重網(wǎng)格模型，粗網(wǎng)格用于顆粒相計算，細網(wǎng)格用于氣相計算，并在同一時刻進行網(wǎng)格間數(shù)據(jù)傳遞以實現(xiàn)相間動量和能量交換。采用單一粗網(wǎng)格、單一細網(wǎng)格和雙重網(wǎng)格三種網(wǎng)格模型得到床內空隙率、顆粒流動序列圖、顆粒速度及氣體速度分布等，并與實驗結果進行對比驗證。結果表明：雙重網(wǎng)格模型既滿足氣相計算對細網(wǎng)格高空間分辨率的要求，又遵循固相及空隙率計算時要求網(wǎng)格各方向尺

3、寸均大于3倍顆粒直徑的理論體系要求，在提高計算精度的同時，計算量增加并不多，從而有效解決CFD-DEM耦合計算中對物理量計算尺度要求的矛盾性。
　　其次，在雙重網(wǎng)格程序基礎上對氣固兩相流動特性進行了研究，引入混合指數(shù)對顆?；旌腺|量進行定量分析。得到了顆粒流動序列圖、床層高度變化圖、顆粒軸向及徑向混合序列圖、不同參數(shù)下的整床顆?；旌现笖?shù)分布等。結果表明：隨著氣速或粒徑變大，床層膨脹高度隨之增大，但兩者之間不呈線性關系；床層中顆?；旌?/p>

4、進程受顆粒內循環(huán)能力和顆粒擴散能力的綜合作用；改變進口氣速、顆粒彈性系數(shù)或噴口數(shù)量，不僅影響著顆?；旌纤俣?，還會造成全床顆?；旌腺|量的改變。
　　最后，建立了顆粒-顆粒（壁面）間碰撞傳熱、顆粒-氣體間對流傳熱、顆粒-床層間輻射傳熱，同時考慮壁面溫度變化的氣固兩相傳熱模型，分析了流化床內氣固兩相傳熱特性及蓄熱特性。結果表明：隨著顆粒內循環(huán)運動的不斷深入，顆粒間碰撞傳熱系數(shù)、氣固間對流傳熱系數(shù)及顆粒與床層間輻射傳熱系數(shù)分別在某一數(shù)值處