基于双峰速度分布的动理学理论及其在双颗粒混合物与气固流态化中的应用

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气固流态化系统是典型的非线性非平衡系统,其中存在以团聚物为代表的非均匀结构。非均匀结构对系统内气体和颗粒的流动有显著的影响,对它的准确描述因而是建模成功的关键。基于传统颗粒流动理学理论的双流体模型没有包含非均匀结构,而由于颗粒团聚物的存在,可以将非均匀结构简化为稀密两相结构处理。假设稀相和密相的颗粒各自具有不同的颗粒温度和平均速度,则固相总速度分布形成的双峰分布能够很好地反映气固流化床能量非均分、非麦克斯韦速度分布的特征。基于这个双峰速度分布,从研究微观颗粒运动的波尔兹曼方程出发,论文推导了新的动理学理论,并进一步得到了考虑非均匀结构的多流体模型。  第二章首先推导了混合双颗粒的动理学理论。对混合双颗粒系统,本章推导了应力应变关系等传递系数的表达式。结果显示新的动理学理论得到碰撞频率和应力应变关系比之前的结果更符合系统的物理特性。第三章包含了混合双颗粒动理学理论的两个应用和验证:第一个是预测混合颗粒简单剪切流中两种颗粒的温度,我们的理论预测结果与DEM模拟的结果一致;第二个是在边壁振动的颗粒系统中预测颗粒的自由程。通过将颗粒分为沿正方向和负方向运动的两族颗粒,本文的预测结果与DEM模拟的结果一致。上述结果皆比传统动理学理论结果更优。第四章中,混合颗粒的动理学理论被应用于气固流态化系统,形成了一个新的双流体模型初步方案。第五章对本文进行了总结,并对未来流态化模拟及动理学的研究进行了展望。
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