非均匀气固两相系统中多尺度传质模型

建立了适用于气固循环流化床的多尺度传质模型 .从过程与尺度的角度出发 ,将非均匀气固两相流中的传质过程分解为静态与动态的过程 ,并将前者分解为稀相内、密相内以及稀密相间 3个尺度下的传质 ;在用多尺度能量最小 (EMMS)模型求解已知物系性质和操作条件的非均匀气固两相流体动力学参数的基础上 ,借助于前人的研究结果 ,利用相对滑移速度、空隙率等参数求解传质系数 ,求得轴向的浓度场分布 ,并讨论非均匀两相流动结构对传质效率的影响 .

基于介尺度特性分析的流态化过程数值方法

准确描述气固两相相互作用力——曳力,是解决欧拉方法合理预测循环流化床气固两相流动和化学反应的关键。阐述了基于流态化系统最小能量分析(EMMS)而建立的若干非均匀曳力模型及其应用的研究进展。通过分析颗粒团聚的介尺度特性,改进了颗粒团固含率εsc模型,形成新的曳力模型QC-EMMS。经网格到整体流化床不同尺度的实验验证,表明新模型更准确地体现了有大量颗粒团聚现象的非均匀流动规律。基于该模型,进一步研究了局部颗粒浓度的脉动特性和概率密度分布(PDD),颗粒团出现概率及其演化等介尺度变化规律,深化了对气固流态化过程的认识。

介尺度非均匀曳力模型的流动自适应性研究

曳力模型对流态化模拟的准确性起着决定性作用。现有的非均匀曳力模型能否普遍适用于各种流态化操作条件还缺乏深入研究。本文基于多尺度最小能量理论和对流态化过程中介尺度结构特性的深入认识,提出了新的非均匀曳力模型(QC-EMMS模型),并开展了模型的流动自适应性研究。通过引入非均匀因子Ψ,表征颗粒团特性参数(固含率)随操作条件的变化,引入基于整体气固滑移速度的状态雷诺数,表征随操作条件的变化而呈现不同非均匀度的流化状态,建立了宏观操作参数与局部曳力和颗粒团特性之间的关系,实现了模型的流动自适应性。经实际工况验证,该曳力模型具有较高的计算精度和良好的网格无关性。