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气固湍动流化床结构曳力模型的建立及其CFD模拟; A structure-based drag model for CFD simulation of gas-solid turbulent fluidized beds
陈洁
学位类型工程硕士
导师李洪钟 ; 朱庆山
2015-04
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业化学工程
关键词湍动流化床 结构曳力模型 数值模拟 放大
摘要气固湍动流化床因其气固接触效率高、传热和传质性能优越而被广泛应用于工业生产中,如催化裂化反应、部分氧化反应及氯化反应。在气固湍动流化床中,颗粒聚团即将形成而气泡即将消失,气固流动行为复杂。然而,在以往的数值模拟研究中,往往将这些复杂的非均匀流动结构作为均匀结构处理,使模拟结果与实际流动行为产生较大的偏差,难以在工业中应用。针对以上问题,本论文根据湍动流化床的结构特点,建立了基于不均匀流动结构的湍动流化床结构曳力模型,并将此结构曳力模型耦合到双流体模型中,对湍动流化床中气固流动行为进行CFD模拟。取得的创新性成果如下: (1)根据湍动流化床内气穴即将消失而聚团即将形成的特点,将床层流动结构假设为拟离散聚团相及拟离散气穴相,并根据各相力平衡建立基于九个结构参数(εc,εd,fc,dc,dd,Upc,Ufc,Upd,Ufd)的曳力模型。同时,提出一种新的求解思路,减少了需求解的结构参数个数,避免了经验公式的使用。 (2)通过将结构曳力模型耦合到双流体模型中,模拟不同颗粒类型(A类和B类)和不同床层直径的湍动流化床内的气固流动,模拟结果与实验结果的吻合度良好,能够正确地模拟湍动流化床内的不均匀流动行为,正确地反映颗粒轴、径向浓度分布规律,验证了模型的正确性和适用性。 (3)初步探究了湍动流化床结构曳力模型的应用,考察了高径比的影响,并对湍动流化床进行相似放大研究。其模拟结果证明了相似放大这一方法对于湍动床存在较严重的放大效应,不能直接应用于湍动流化床放大中。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20351
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
陈洁. 气固湍动流化床结构曳力模型的建立及其CFD模拟, A structure-based drag model for CFD simulation of gas-solid turbulent fluidized beds[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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