探索气固流化床的实验与模拟研究

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1、加介认掌硕士学位论文勿论文题目气固流化床的实验与模拟研究不七书多知毛去不‘夸奋弓官留卜牛习外工乍习产」压习十指导教师冯连芳教授王嘉骏副教授学科专业化学工程所在学院材料与化工学院提交日期年月妙从￡一’、对比乡八恤即心乃了晚浅刀泛”之口，尸如浙江大学硕士毕，论‘琴摘要稠密气固流动是普遍存在的物理现象。作为化工和热能动力领域中广泛使用的装置，鼓泡流化床的流动就是典型的稠密气固流动。床内的传热、燃烧和磨损等过程都是在这种流动的基础上发生和发展的。因此，关于流化床的流体力学特，长期。，性和气固两相相互作用规律以来一直是一个重要的研究课题同时人们进一步发展了建立在流体力学基础上

2、的数值模拟方法，成为试验研究手段的一个重要补充。本文首先讨论了数值模拟过程中网格划分、边界条件、松弛因子和时间步长，。一对结果的影响得出了适合本文模型的相关设置在此基础上分析了多相流模型中几种曳力模型，研究了空隙率和颗粒雷诺数对曳力的影响。发现等和模型所得结果的非均匀流动性明显高于和模型，其原因可能在于前两种曳力模型在空隙率临界点处不连续或突变的特性。应用模型，研究了密相鼓泡流化床的流动非均匀性。结果表明，恢复系数和曳力是影响流化床内非均匀流动结构的主要因素。恢复系数在能量方面主要表现在对颗粒碰撞耗散和动能的影响。曳力表征气固之间的作用力，决定了床层的膨胀高度，在能

3、量方面主要表现为对动能和势能的影响。二者对流动结构影响的对比来看，曳力的影响起主导作用。，一在以上分析的基础上应用模型对类颗粒的流化过程进行了模拟，并从流化状态、床层膨胀比、床层压降及功率谱几方面与实验进行对比。结果表明，二维模拟结果中床层膨胀比与实验值变化趋势一致，但高于实验值床层压降和压力脉动功率谱与实验结果基本一致。三维模拟的结果则与实验较接近。从准数和能量的角度分析，二维结果的准数和动能低于三维结果，势能则高于三维结果，在结果中表现为较弱的非均匀流动性和较高的床层膨胀比。，分析、压力脉实验研究了两种粒径组合的双组分流化系统了起始流化速度、。，，，动功率谱及主

4、频变化结果发现相同体积分率比例条件下平均粒径越大气固流化床的实验与模拟研究起始流化速度也越大，越不容易流化。因此压力脉动的幅值越小，主频也越小。对双组分流化系统，也进行了探索性的模拟研究，通过调整颗粒间的曳力，获得了与实验数据较吻合的结果。关键词气固流化床一模型曳力模型恢复系数类颗粒双组分浙江大学硕士毕，论‘琴一，，，一，一，，，，一一，，一侧一，一，，月乞一，，，州，一一以气固流化床的实验与模拟研究，，摘要………………，…………第一章前言……，…，，，…，……第二章文献综述…………、引言……气固流化床概述……流化状态的判别……流化床中的流动特性……几……，‘，流化

5、床中的压力脉动………………流化床压力脉动形成的原因……压力脉动信号的分析方法……，，压力脉动信号的应用………………，，，，二流化床中的检测技术……颗粒性质的测量方法……流化床中各种流体力学特性的测量……颗粒浓度的测量……颗粒速度的测量……，……计算流体力学在流态化领域的应用……计算流体力学简介……气固两相流模拟概述……‘……巧，，，传统的拟流体模型…………………、颗粒相动力学理论模型及研究进展……课题的提出…，…，……，……，……，……，，，，第三章实验装置与实验方法…………………………，三维圆管流化床……，二维流化床……实验方法……，……、……，颗粒性质的测量……

6、表观气速……床层高度……，……，床层压力及其脉动…………多组分颗粒质量分布……，…，，，，，…，二，……，二，第四章气固流化床的实验与模拟二………二，，数值计算中参数的影响…………有限体积法求解模型方程的基本思想……，网格的影响…………，，边界条件与松弛因子的影响………………，时间步长的设定……小结……，……，……，曳力模型研究…………。，曳力模型的分析………………不同曳力模型模拟结果的分析……，……，模型对流化状态的影响……模型对床层压降的影响……浙、大学硕士毕必论义琴、，二准数的分析…………、小结…………密相流化床内非均匀流动结构的研究……恢复系数对流动结构的影

7、响……曳力……、……对流动结构的影响流动结构影响因素的能量分析……，小结…………、类颗粒流化过程的实验和数值模拟…………流化状态的变化……，床层膨胀比……，，，，，，，二床层压降………………，，，……压力脉动与功率谱分析……………，，，，，，二二准数的分析……………能量分析……小结……，……双组分气固流化床的实验与模拟研究……双组分颗粒流化实验结果分析……起始……，……流化速度，压力脉动分析…………压力信号的功率谱分析……小结……，……，多组分颗粒流化床的模拟…………模型的建立与组分划分……不同组分颗粒的轴向浓度分布……颗粒间曳力分析……、，小结……………第……