高炉风口回旋区多形貌颗粒混合流动特性数值模拟

【目的】高炉的稳定运行和能耗控制受制于风口回旋区内复杂的物理化学行为,因此对回旋区内混合多形貌颗粒的气固相互作用机制进行研究。【方法】采用计算流体力学-离散单元法耦合方法对高炉风口回旋区内混合多形貌焦炭颗粒的流动行为和动力学特性进行数值模拟;系统地研究和分析4种不同的混合非球形颗粒体积分数对风口回旋区演化形貌和微观结构等的影响。【结果】随着非球形颗粒的体积分数从0增至9%,回旋区的宽度和高度分别增加96%和67%,转动能则增加3.53倍;颗粒所受曳力随非球形颗粒混合体积分数的增大而增大,颗粒间接触法向力概率密度函数分布也会向左偏移且峰值随之减小,而混合非球形颗粒时配位数概率密度函数分布峰值均小于不混合时的工况。【结论】混合非球形颗粒体积分数对高炉风口回旋区形貌和曳力分布、颗粒配位数概率分布等产生显著影响。

基于CFD-DEM的高炉风口回旋区形状和传热特性数值模拟研究

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法,对高炉风口回旋区进行了数值模拟研究。首先通过与实验结果对比,验证了CFD-DEM模型的正确性;然后考察了不同气速对风口回旋区形状和传热特性及颗粒接触的影响。数值模拟结果表明:风口回旋区的大小和形状均受气速影响较大,在较大进气速度下,颗粒受到的曳力大于颗粒间的摩擦阻力并破坏颗粒间的桥力,形成较大尺寸的回旋区;且颗粒之间接触力较小,形成较大的空隙结构,更有利于热气体向周围扩散以强化传热。目前考察的三种气速结果表明:当气速为11m/s时,热量向下方传递速度最快;当气速为13m/s时,热量向上方传递速度最快;而当气速为15m/s时,热量向右方传递速度最快;此外,气速越大流态化越明显,颗粒间接触越少,接触力也越小。

CFD-DEM模拟颗粒形状对流化床二元颗粒混合特性的影响

用计算流体力学耦合离散元方法(CFD-DEM)对Goldschmidt等建立的矩形流化床床内气固混合特性进行三维数值模拟,采用欧拉体系k-ξ湍流模型模拟气相,采用拉格朗日体系离散元方法模拟固相,引入Lacey混合指数作为量化标准,研究了垃圾衍生燃料颗粒形状对混合的影响.结果表明,圆柱状颗粒的混合质量比同体积当量比的球形颗粒差,且达到混合平衡所需时间较长,垃圾衍生燃料颗粒轴向浓度分布在床层上部高于底部.