粒数衡算与多相流耦合求解刮削制冰的晶粒特性

在考虑晶粒成核、生长、聚并和破碎的情况下,采用分组法求解粒数衡算方程,通过耦合粒数衡算与多相流方程,建立了多尺度的结晶模型,模拟了表面刮削式制冰装置内水的动态结晶过程,获得不同温度、刮削速度、制冰时间等外界条件下晶粒数密度分布、云图等信息,分析了外界宏观条件对水的动态结晶过程的影响。结果表明:由于碰撞引起的晶粒聚并和破碎使得晶粒的尺寸分布更为集中和均匀;在过冷温差(流体局部温度与水的相变温度差值)不大于20℃,刮削速度不大于10r·s-1范围内,降低壁面温度、增加刮削速度可以加速水的结晶与生长。

颗粒数方程的求解及流化床数值模拟

流化床内颗粒聚并和破碎将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉一欧拉气固多相流模型,利用直接矩积分方法求解颗粒数平衡方程,建立颗粒数密度与连续性方程、动量方程之间的关系,数值模拟流化床内两种不同直径颗粒发生聚并时气固两相流动特性。计算结果表明,颗粒聚并伴随着床内颗粒直径逐渐增大,床内颗粒流化状态逐渐变为固定床状态,两种颗粒直径均增加,且小颗粒的体积分数逐渐减小、大颗粒的体积分数增加。当仅考虑聚并过程时增加流化速度将导致床内颗粒体积平均直径变大。随着颗粒密度减小,床内体积平均直径增加。