侧孔风帽型流化床的实验研究与数值模拟

摘要

相对大量的实验研究来说，采用数值计算进行流化床研究与设计，不仅能缩短设计周期，降低人力物力耗费；还能定量分析床内的流动特性，以弥补实验无法观察及测量的不足，提高研究精度。
　　 本文采用实验研究与数值仿真相结合的方法，研究床内气固两相流动。通过冷态实验，总结布风板流动阻力随流量的变化规律；研究静止料层高度和流体流量与床层压降和床层膨胀高度之间的关系。采用FLUENT软件对侧孔风帽型气固鼓泡流化床进行流场模拟，对比冷态实验结果，找出能够准确描述其流化特性的模型及方法。以求通过计算机搭建虚拟“实验平台”，实现在计算机上进行流化床结构参数及操作参数等的修改，以代替大量的实验研究。
　　 模拟结果表明，二维床的两相模拟结果与实验相差甚远。对单个及七个风帽三维模型进行单相（气相）模拟，结果表明风帽间的相互影响不可忽视。采用七个风帽三维模型，模拟结果表明Syamlal-O’Brien、Wen-Yu及Gidaspow曳力模型与实验误差大；修正后的Syamlal-O’Brien曳力模型能较真实地反映实验结果。
　　 最后采用与实际模型成1:1比例的三维床及修正后的Syamlal-O’Brien曳力模型进行模拟。以静止料层高度为20mm及30mm两组数据为例，分析膨胀高度及压降损失两个考核指标，模拟结果与实验结果误差均在10％以内，说明所用几何、物理及数学模型较为合理。根据模拟结果，定性分析床层中的气泡生长过程以及床层涡流现象。
　　 根据上述模拟方法，修改布风板开孔率，研究开孔率对床层压降、膨胀高度、气泡生长的影响。
　　 本文的模拟方法，可为流化床的实验研究提供参考依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 流化床的实验研究

3 流化床数值模拟方法及方案设计

4 数值模拟结果及分析

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录