摆动循环流化床内颗粒运动特性的研究

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本文利用ANSYS/FLEUNT14.5软件对船舶用循环流化床内的气同固两相流动进行了数值模拟,通过运用基于欧拉-拉格朗目的计算流体力学和离散单元法相结合的CFD-DEM研究方法将气相看成连续相而将颗粒相看成离散相,最终得到了循环流化床在静止和摆动两种工况下其内部颗粒的运动特性。  本文考虑了颗粒之间的相互作用力包括碰撞力FC、范德华力FVDW、静电场力FE,从微观水平上分析了导致颗粒在轴向、径向运动的主要原因。通过对循环流化床存静止条件下的冷态模拟,得到了循环达到稳定状态时颗粒的运动特性,分析得到,床层的压降是产生上行床中颗粒总体呈现上稀下浓的5型分布的主要原因之一,颗粒受到不稳定力的影响在上升的过程中呈现山核棱-环流的结构特征。这一结论与以前发表的论文中的结论一致。另外,颗粒浓度较低和颗粒间较小的碰撞频率导致了FVDW和FE较小可以被忽略,  研究表明,在非定常即摆动条件下,气固两相的运动特性都受到较大的影响。在循环流化床摆动的最大角位移处,气相目的轴向速度达到最大值、床层的压力达到最大值并且颗粒在径向上的交换最为明显。另外,颗粒在径向上不同区域内的浓度随时间呈周期性的变化规律。利用快速傅里叶变换对共进行领域分析后得到,不同区域内颗粒浓度的娈化频率和循环流化床给定的摆动频率相等。通过比较颗粒在径向上所受到各个力的幅值发现,Fg的幅值较小,较低的颗粒浓度使得FVDW的作用效果不明显,重力沿径向的分量FGx是导致颗粒在径向上分布不均匀的主要原因。
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