非牛顿流体液固流化床中两相流动特性的研究

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1、硕士学位论文非牛顿流体液固流化床中两相流动特性的研究RESEARCHONTHEFLOWCHARACTERISTICOFNON-NEWTONIANFLUIDIZEDBED赵飞翔哈尔滨工业大学2015年07月中图分类号：TK224学校代码：10213UDC：621.18密级：公开工程硕士学位论文非牛顿流体液固流化床中两相流动特性的研究硕士研究生：赵飞翔导师：陆慧林教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年07月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:：TK224

2、UDC：621.18DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEFLOWCHARACTERISTICOFNON-NEWTONIANFLUIDIZEDBEDCandidate：FeixiangZhaoSupervisor：Prof.HuilinLuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienc

3、eandEngineeringDateofDefence：July，2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要流化床是对固体颗粒进行流态化操作的设备，液固流化床是流化床技术的重要分支。在液固流化床中，固体颗粒的流化状态为散式流态化，两相在其中可以充分的接触，从而极大了促进了两相之间的传热和传质。由于液固流化床的诸多优点，已在矿物遴选、化工合成、废水处理等领域得到了广泛的应用。与牛顿流体不同，非牛顿流体具有其特殊的流变特性，即剪切应力

4、与剪切速率之间并不是传统意义上的线性关系。按照有无屈服极限来分，可以将非牛顿流体分为幂律流体和宾汉流体两种。至今为止，科研工作者提出了很多描述非牛顿流体本构关系的本构方程。在进行数值计算时，非牛顿流体的流变特性则可以通过本构方程来加以体现。本文先介绍了液固两相流的研究现状和非牛顿流体液固两相流的研究进展，并且对两相流数值计算的主要方法进行了介绍，最终本文确定使用双流体模型作为本文的数学模型。几何模型的选取主要是通过查阅参考文献来获得，对于幂律流体选取了床高较低的鼓泡床模型，对于宾汉流体则选取了床高较高的提升管模型。通过

5、幂律流体的本构方程可知，决定幂律流体的两个主要的参数是其流性指数与稠度系数，为了得到鼓泡床中的两相流动状态随着这两个因素的变化规律，本文数值计算中在保证其他因素一致的前提下，分别对流性指数和稠度系数进行考察，研究了二者对床层内液速分布、颗粒速分布、床层膨胀高度、床层颗粒浓度、流体湍动能、流体湍动耗散率和颗粒拟温度的影响。通过宾汉流体的本构方程可知，决定宾汉流体的两个主要的参数是其屈服极限与稠度系数，为了得到提升管中的两相流动状态随着这两个因素的变化规律，本文数值计算中在保证其他因素一致的前提下，分别对屈服极限和稠度系数

6、进行考察，研究了二者对床层内液速分布、颗粒速分布、床层膨胀高度、床层颗粒浓度、湍动能、湍动耗散率和颗粒拟温度的影响。关键词：幂律流体、宾汉流体、液固鼓泡床、液固提升管-I-AbstractAbstractFluidizedbedisthemostimportantequipmentforparticlefluidization,theliquid-solidfluidizedbedisanimportantbranchoffluidizedbedtechnology.Inliquid-solidfluidizedbed

7、,fluidizationofsolidparticlesisparticulatefluidization,sothattwophasescanbefullycontactedandtheheattransferandmasstransferbetweentwophasescanbegreatlypromoted.Duetotheseadvantagesofliquid-solidfluidizedbed,ithasbeenusedinmineralselection,chemicalsynthesis,wastew

8、atertreatmentandsomeotherfields.DifferentfromNewtonianfluid,therheologicalpropertiesofnon-newtonianfluidhasitsspecialpoint,namelytherelationshipbetweenshearstressands