重力条件对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑颗粒与颗粒之间离散介质特性,应用稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,采用大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟航天环境中部分重力条件和地面重力条件下气-固反应器内稠密气固两相流体的流动行为,得到了颗粒浓度、气相和颗粒相速度以及源于颗粒间碰撞而产生小尺度颗粒脉动强度的详细分布。计算结果表明:重力条件是影响稠密颗粒流体动力特性的重要因素,重力降低有利于在系统中产生非均匀结构和增强小尺度颗粒脉动强度。

稠密气固两相流动过程模拟的改进模型与应用

提出了模拟稠密气固两相流动的改进模型。湍流流场采用改进的k-ε-εe模型,颗粒的聚合效应采用聚合力的当量直径折算模型计算。将颗粒团作为离散相,研究颗粒团的运动、碰撞、破碎与合并。应用上述模型数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动。得到了床内气相速度、颗粒团分布、颗粒浓度分布及颗粒团大小分布等详细两相流场信息。计算结果合理,与前人实验结果相符。模拟结果详细揭示了循环流化床内稠密气固两相流动的基本特征。

一个气固两相流动阻力的新模型

为了解决现有经验气固阻力模型的普适性问题 ,合理描述颗粒团聚现象对气固阻力的严重影响 ,从理论分析入手 ,将传统的CFD方法与系统能量分析方法相结合 ,建立了计及颗粒团聚效应的气固阻力分析模型 .与现有模型相比 ,新模型不仅合理地描述了气固两相相互作用的物理过程 ,而且避免了以往采用经验系数所导致的误差和局限性 .经循环流化床数值模拟的检验证明 ,新模型的计算结果与实验数据吻合 ,从而在稠密气固两相流动的数值模拟中具有相当的优越性 .

稠密气固两相流中颗粒密集效应的研究与应用

从颗粒的全受力分析、气固两相流系统能量的趋于稳定法则及直接从当量直径折算这3种方法着手,经理论推导,得到了稠密气固两相流中颗粒密集效应的定量表达式,并采用得到的3种计算模型,研究了一典型的两相流场中颗粒密集效应的大小.研究结果表明,该模型是合理的,能定量揭示颗粒密集效应的大小.

颗粒相流动边界条件对其浓度分布的影响机制

运用描述颗粒相内部作用力的离散介质动力理论和“双流体”欧拉方法对循环流化床中 的稠密气固两相流动进行了数值模拟，并专门研究了颗粒边界条件对其在近壁区浓度分布的影 响，探讨了产生畸变的机制；比较和检验了相关的理论模型．研究表明，近壁区颗粒轴向速度 梯度大小；和在那里局部加密的计算网格，对颗粒浓度的径向分布有强烈的影响，导致浓度分 布畸变的原因是不合理的边界条件过高估计了当地颗粒的脉动强度．提出选择边界条件的原则 是允许颗粒在壁面上有一定程度的滑移．

循环流化床气固曳力模型

气固曳力是稠密气固两相流动,尤其是垂直流动中的主要作用力,相应的模型也是数值模拟中准确描述气固两相运动的关键.为了解决现有经验或半经验模型的普适性问题,合理描述流动中经常发生的颗粒团聚现象及其对气固曳力的影响,从理论分析入手,运用最小能量的概念,将传统的CFD方法与宏观的系统分析方法相结合,建立了一个新的计及颗粒团聚效应的气固曳力理论模型.与现有模型相比,新模型不仅具有相同的函数变化关系,可合理地描述气固两相相互作用的物理过程,而且避免了以往经验系数不准确导致的各种误差,为稠密气固两相流动的数值描述提供了重要依据.