球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数值模拟

基于欧拉多相流模型,建立了球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数理模型,其中气相采用标准k-e湍流模型,固相采用颗粒动理学模型,化学反应采用氧化动力学模型.对不同工况下的焙烧过程进行三维数值模拟计算,探讨了不同操作参数对竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3产率的影响规律.结果表明,竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3的产率对入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量均存在最大需求值,分别为1 400 K,65.6 t/h,7.8×104 m3/h.达到最大需求值前,炉温和Fe2O3的产率均随入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量的增加而增加.超过最大需求值后,竖炉炉温随入炉烟温、冷却风量的增加而降低,随入炉烟气量的增加变化不大;Fe2O3的产率随入炉烟温、入炉烟气量的增加而降低,随冷却风量的增加而增加.

喷动床气固流动特性的三维CFD-DEM数值模拟

开展了柱锥形气固流动特性的CFD-DEM耦合三维数值模拟研究。气相场采用基于欧拉坐标体系的k-ε双方程湍流模型,固相场采用基于拉格朗日坐标体系的DEM直接数值模拟方法,跟踪离散颗粒场的每一个颗粒,考虑颗粒与颗粒(壁面)之间的碰撞力、曳力、重力、Magnus升力、saffman升力。颗粒之间的碰撞采用Hertz-Mindlin无滑移模型计算。模拟对象为柱锥形喷动床,其直径为0.152 m,喷口直径为0.019 m,模拟颗粒数22万,探讨了喷动床中射流随时间的发展,不同气速下床内气固流动结构,以及颗粒速度与颗粒浓度的分布,并与实验数据进行了对比。

喷动床异径颗粒混合的离散元气固耦合模拟

采用离散元气固耦合模拟方法(CFD-DEM),对三维柱锥形喷动床中双组分异径颗粒的混合过程进行了模拟研究。对不同粒径比的双组分颗粒混合物在达到稳定混合后的流动结构进行了分析。采用Lacey混合指数来衡量总体颗粒混合的均匀程度,探讨了粒径比和喷动气速对颗粒浓度分布和床内混合质量的影响。结果表明,粒径比对流动结果的影响主要体现在喷泉区,粒径比的增加显著增加了喷泉的高度和宽度。床内混合质量随粒径比的降低和喷动气速的升高而增加,颗粒浓度沿轴向和径向的分布呈现明显的不均匀性。当双组分异径颗粒混合物达到稳定混合后,单位质量下粒径较小的颗粒所受曳力略高于粒径较大的颗粒。