弯管稀相气力输送cfd-dem法数值模拟

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1、第３６卷第４期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．４２０１４年８月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１４ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１４０４０２３ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ弯管稀相气力输送ＣＦＤＤＥＭ法数值模拟杜俊，胡国明，方自强，范召（武汉大学动力与机械学院，湖北武汉４３００７２）摘要：利用ＣＦＤＤＥＭ方法对稀相气固两相流在带有弯管的气力输送管道内的流动特性数值模拟。通过ＣＦＤ求解连续气相流场，使用ＤＥＭ求解离散颗粒相运动及受力，为提高仿真速度，模型忽略了空

2、隙度对气相的影响。仿真结果显示了颗粒在弯管内形成颗粒绳及在垂直管道内颗粒绳分散的过程，并获取了颗粒－颗粒、颗粒－壁面的碰撞信息。对比弯管上下两部分的碰撞情况，颗粒及壁面在弯管下半部分受到的撞击和磨损更严重。通过对气力输送各类工作参数的研究发现，其对管道内气固两相流的流动特性和碰撞情况有着不同程度的影响。气流速度对颗粒绳分散影响甚微，但对弯管内颗粒碰撞强度有明显影响。随着颗粒质量流量的增加，形成的颗粒绳更紧凑、分散速度更慢，并在弯管中形成了阻碍颗粒－壁面碰撞的防护层。弯径比的增加也能加强颗粒绳的紧凑度，减缓颗粒绳的分散速度。关键词：离散单元法；计算流体力学；气力输送；稀相

3、中图分类号：ＴＨ４８文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１４）０４－０１３４－０６ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｌｕｔｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｖｅｙｉｎｇｗｉｔｈｂｅｎｄｓｂｙＣＦＤＤＥＭＤＵＪｕｎ，ＨＵＧｕｏｍｉｎｇ，ＦＡＮＧＺｉｑｉａｎｇ，ＦＡＮＺｈａｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＦＤＤＥＭｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｇａｓｓｏｌｉｄｆｌｏｗｉｎｄｉｌｕｔｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｖｅｙｉｎ

4、ｇｗｉｔｈｂｅｎｄｓ．ＩｎＣＦＤＤＥＭ，ｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｐｈａｓｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＤｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ（ＤＥＭ），ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｏｆｃｏｎｔｉｎｕｕｍｇａｓｐｈａｓｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｓｕｍｅｌｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｌｉｄｆｒａｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｇａｓｐｈａｓｅｗａｓｎｏｔｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｐａ

5、ｒｔｉｃｌｅｒｏｐｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｂｅｎｄａｎｄｉｔｓｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｐｉｐｅ，ａｎｄｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｐａｒｔｉｃｌｅａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｗａｌｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｂｅｎｄ，ｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｎｄａｂｒａｓｉｏｎｓｅｅｍｅｄｍｏｒｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｂｅｎｄ．Ｉｔｗａｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｄｉｆｆ

6、ｅｒｅｎｔｍａｇｎｉｔｕｄｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｇａｓｓｏｌｉｄｆｌｏｗａｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐｉｐｅ．Ｔｈｅｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｌｉｍｉｔｅｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｒｏｐｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｂｕｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｉｎｂｅｎｄｓｅｃｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｏｌｉｄｍａｓｓｆｌｏｗ，ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｒｏｐｅｓｅｅｍｅｄｓｔｒｏｎｇｅｒａｎｄｍｏｒｅｄｉｓｐｅｒｓｅｄａｔａｌｏｗｒａｔｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｗａｓａｓｈｉｅｌｄｆｏ

7、ｒｍｅｄｔｏｉｍｐｅｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｗａｌｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｔｔｈｅｂｅｎｄｓｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｂｅｎｄｒａｄｉｕｓｒａｔｉｏａｌｓｏｍａｄｅｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｒｏｐｅｓｔｒｏｎｇｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｒａｔｅｌｏｗｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ；ｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｖｅｙｉｎｇ；ｄｉｌｕｔｅｐｈａｓｅ弯管作为气力输送系统中的典型零部件，对力学（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａ