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《沉浸管式流化床的颗粒尺度模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第35卷第11期化学工程Vo.l35No.112007年11月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Nov.2007沉浸管式流化床的颗粒尺度模拟12赵永志,程易(1.浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;2.清华大学化学工程系,北京100084)摘要:为模拟具有复杂几何结构的气固流动系统,文中将计算流体力学和离散单元法与边界元方法结合起来,对沉浸管式流化床内颗粒及气泡的运动行为进行了数值模拟。模拟计算得到的瞬态流型图揭示了气泡绕流沉浸管束时出现的合并和破碎状态及颗
2、粒群的详细运动行为,发现床内气固二相的流动受到沉浸管束存在的显著影响。当颗粒及气相的流动受到沉浸管的阻碍而绕管流动过程中气泡会发生变形,变得扭曲狭长且易被撕碎。同时颗粒与管道壁面碰撞会造成气固二相复杂的动态运动形式,床内的管道大部分时间会被气穴包围,将严重阻碍管道与颗粒之间的传热。关键词:计算流体力学;离散单元法;边界元方法;流化床中图分类号:TQ018文献标识码:A文章编号:10059954(2007)11002104Particlescalesimulationoffluidizedbedwithimmersedtube
3、s12ZHAOYongzhi,CHENGYi(1.InstituteofChemicalProcessEquipmen,tZhejiangUniversity,Hangzhou310027,ZhejiangProvince,China;2.DepartmentofChemicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Inordertosimulatethegassolidflowwithcomplexgeometry,theboundaryelementmet
4、hod(BEM)wasincorporatedintotheimplementationofacombinedmodelofcomputationalfluiddynamics(CFD)anddiscreteelementmethod(DEM).Thehydrodynamicsinafluidizedbedwithimmersedtubeswassimulatedbythismethod.Thetransientsimulationresultsshowedthedynamicsofparticlesandbubbles.Thebubblesc
5、oalescenceandbreakupbehaviorweresuccessfullypredictedwhentheypasstheimmersedtubes.Thegassolidflowpatterninthefluidizedbedwaschangedgreatlythankstotheimmersedtubes.Thegasbubbleswouldbedeformedwhenparticlesandgasflowareblockedbytheimmersedtubes.Thecollisionsbetweenparticlesa
6、ndtubeswillmaketubesbesurroundedbyairpocketinthemostofthetime,whichisdisadvantagefortheheattransferbetweenparticlesandtubes.Keywords:computationalfluiddynamics;discreteelementmethod;boundaryelementmethod;fluidizedbed流化床被广泛地应用于生产工艺过程中,但由代表。但由于一些技术上的原因,CFD+DEM方法于气体和颗粒间的复杂作用关
7、系,使得人们至今难一般仅用于处理具有简单几何边界的气固体系,极以对其内的运动进行精确分析。在鼓泡流化床中,少涉及具有较复杂几何边界的气固系统,因此采用颗粒运动与气泡的运动紧密相关,布置沉浸管的床此方法对沉浸管式流化床进行模拟具有较高的难内气泡形成、长大和破裂是最困难的研究课题之一。度。某些学者曾采用CFD+DEM方法对沉浸管式[89]近年来,随着计算流体力学和计算机硬件的发展,流流化床进行过模拟,但他们依然采用了方形网化床流体力学模型和数值模拟研究取得了快速发格对整个区域进行划分,只是将存在圆管的网格中展。这些模型大体上可分为两类,双欧拉模型
8、和欧流体的耗散系数设为很大的值,即相当于固体。该拉拉格朗日模型。多位学者曾采用双欧拉模型对方法虽然可以解决复杂边界问题,但由于在圆管壁[15]沉浸
