气固和液固流化床流体动力特性的数值计算

摘要

流化床内两相流动是多相流动的一个主要研究方向，各国研究者对其进行了大量的实验和理论研究。但是，由于两相流的影响因素十分复杂，其机理尚不清楚。而随着计算机技术的飞速发展和计算方法的不断改进和完善，结合计算数学和计算流体力学的数值模拟技术已经成为两相流研究的主要方法。
　　本文采用欧拉-欧拉双流体模型，k-ε双方程湍流模拟方法研究流化床内气固、液固两相流的流动特性，对各种影响因素进行了分析。
　　数值模拟流化床内的气固两相流体动力特性，得到了气泡的破裂和气泡间的聚并、分裂的动态过程。分析不同操作条件对床内颗粒流动特性的影响。计算结果表明，运用k-ε湍流模型能更好的反映出床内的气固两相流动特性。其计算结果与唐春婕等的实验结果相吻合。同时，为以后进一步研究流化床内的两相流动问题提供了理论依据。
　　本文对液固流化床内流场的动力特性进行了分析，数值模拟结果揭示液固流化床内颗粒混合比较均匀，呈现散式流态化特性。并且通过模拟研究颗粒在不同液体中的运动，表明液体的密度，粘度及速度对颗粒的速度分布均有影响。同时，采用数值模拟方法研究倒置液固流化床内液固两相流动特性，获得床内颗粒的浓度和速度分布。计算结果表明，在高流体速度下倒置液固流化床仍具有良好的流动特性。

目录

气固和液固流化床流体动力特性

NUMERICAL SIMULATION ON HYDRODYNAMICS OF GAS-SOLID AND LIQUID-SOLID FLUIDIZED BED

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 流化床的发展和应用

1.2.1 流化床简述

1.2.2 气固流化床

1.2.3 液固流化床

1.3 流体-固体两相流动的流场数值模拟

1.3.1 流体-固体两相流动的流场数值模拟

1.3.2 流场数值模拟的回顾与发展

1.3.3 流化床流-固两相流动的流场数值模拟

1.4 本文的主要内容

1.5 本章小结

第2章 流动的数学模型与数值模拟

2.1 引言

2.2 计算模型

2.3 控制方程的离散和求解

2.3.1 控制方程的离散

2.3.2 控制方程的迭代求解

2.3.3 迭代收敛的判别

2.4 求解流动的SIMPLE算法

2.5 边界条件的确定

2.6 本章小结

第3章 气固流化床流体动力特性的模拟和分析

3.1 引言

3.2 气固两相流动的数学模型和网格划分及模拟参数

3.3 模拟结果和分析

3.3.1 气泡破裂的运动过程

3.3.2 气泡间的聚并和分裂

3.3.3 颗粒相速度分布

3.3.4 颗粒相浓度分布

3.3.5 气体速度对流化床内流动特性的影响

3.3.6 气泡尺寸

3.4 本章小结

第4章 液固流化床流体动力特性的模拟和分析

4.1 引言

4.2 液固两相流动的数学模型几何模型及网格划分

4.3 计算结果和分析

4.3.1 流化床内颗粒的运动过程

4.3.2 颗粒相速度分布

4.3.3 液体粘度对床内流动特性的影响

4.3.4 液体密度对床内流动特性的影响

4.3.5 液体速度对床内流动特性的影响

4.4 倒置液固流化床内流场的动力特性

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢