纳米颗粒聚团流化特性数值模拟研究

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1、硕士学位论文纳米颗粒聚团流化特性数值模拟研究NUMERICALSIMULATIONOFTHECHARACTERISTICSOFNANOAGGLOMERATIONFLUIDIZATIONPROCESS韩来颖哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O359+.1学校代码：10213国际图书分类号：620密级：工程硕士学位论文纳米颗粒聚团流化特性数值模拟研究硕士研究生：韩来颖：导师：刘欢鹏：副教授申请学位：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：2018：年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:

2、O359+.1U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONOFTHECHARACTERISTICSOFNANOAGGLOMERATIONFLUIDIZATIONPROCESSCandidate：HanLaiyingSupervisor：AssociateProf.LiuHuanpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringSchoolo

3、fEnergyScienceandAffiliation：EngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要在曳力模型的研究中，相间交换系数模型和单颗粒曳力模型的准确描述是气固两相流的模拟难点所在。本文通过基于分形维数的presemt单颗粒曳力模型对Huilin-Gidaspow、Gidaspow、Syamal-Obrien三种相间交换系数模型进行修正，得到了修正后的Huilin-Gidaspow模型更符合课

4、题组实验台纳米聚团流化无气泡、非环核、床层膨胀率高特点的结论。在不同分形维数下对present曳力模型进行模拟研究，结果表明随着分形维数的增加，流化高度增大，固含率数值降低，轴向径向固含率稳定性增强。在不同风速下将present模型与基于经验公式的实心球solid曳力模型、基于固定渗透率的uniform曳力模型及基于双层渗透率结构的twolayer曳力模型进行模拟研究。模拟结果表明，流化风速和曳力模型共同作用影响最终的流化高度。不同模型的流动特点也呈现出很大的差异：solid模型和uniform模型有FCC颗粒环核流动的特点；twolayer模型

5、在较大风速下有气泡产生、边壁两侧速度方向相反；present模型无明显环核流动现象，无气泡，漩涡多，气固混合性好。将上述模拟数据与实验值进行对比分析，在三种多孔球曳力模型中，present模型当风速5cm/s-7cm/s之间、位置处于中下部时，模拟结果较为准确、适用性强。因此，自主拟合的沿径向变渗透率模型在一定程度上能够预测纳米颗粒聚团流化特性。关键词：纳米聚团；流态化；曳力模型；数值模拟IAbstractAbstractInthestudyofdragmodel,theaccuratedescriptionoftheinterphaseexch

6、angecoefficientmodelandthesingleparticledragforcemodelisthedifficultyofsimulationofgas-solidtwo-phaseflow.Inthispaper,threeinterphaseexchangecoefficientmodelsofHuilin-Gidaspow,GidaspowandSyamal-Obrienaremodifiedbythepresemtsingleparticledragforcemodelbasedonfractaldimension.T

7、hemodifiedHuilin-Gidaspowmodelismoreconformedtotheconclusionthatthenanoclusterfluidizationisnotbubble,noncore-annularandhighexpansionrateofbedlayer.Thepresentdragmodelissimulatedunderdifferentfractaldimensions.Theresultsshowthatwiththeincreaseoffractaldimension,thefluidizatio

8、nheightincreases,thesolidholdupisreduced,andthestabilityofaxialradia