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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

旋流流化床数值模拟及颗粒运动分析

李宗哲 王黎望 陈迩文 杨伟辉 马良

李宗哲, 王黎望, 陈迩文, 杨伟辉, 马良. 旋流流化床数值模拟及颗粒运动分析[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1003-3080.20210417005
引用本文: 李宗哲, 王黎望, 陈迩文, 杨伟辉, 马良. 旋流流化床数值模拟及颗粒运动分析[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1003-3080.20210417005
LI Zongzhe, WANG Liwang, CHEN Erwen, YANG Weihui, MA Liang. Numerical Simulation and Motion Analysis of Particles in Cyclone Fluidized Beds[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1003-3080.20210417005
Citation: LI Zongzhe, WANG Liwang, CHEN Erwen, YANG Weihui, MA Liang. Numerical Simulation and Motion Analysis of Particles in Cyclone Fluidized Beds[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1003-3080.20210417005

旋流流化床数值模拟及颗粒运动分析

doi: 10.14135/j.cnki.1003-3080.20210417005
基金项目: 国家自然科学基金(21878099)
详细信息
    作者简介:

    李宗哲(1997-),男,山西人,硕士生,研究方向:流化床吸附VOC研究。E-mail:lzongzhe@163.com

    通讯作者:

    马 良,E-mail:maliang3678@163.com

  • 中图分类号: TQ051.1

Numerical Simulation and Motion Analysis of Particles in Cyclone Fluidized Beds

  • 摘要: 对单旋流和双旋流两种结构的流化床内部流场进行分析。采用欧拉多相流模型分析了颗粒的分布状态和速度大小分布等,对比观察两种结构颗粒簇的轴向爬升特性以及死区分布,结果表明双旋流结构流化程度更好,颗粒分布更加均匀稳定。颗粒的碰撞与旋转无法忽视,由于欧拉双流体模型的局限性,本文又采用EDEM分析了两种结构的颗粒运动特性,发现颗粒轴向运动呈现加速与减速交替,双旋流结构的流化性能更优,可以更快的使颗粒达到稳定状态。

     

  • 图  1  流化床截面尺寸示意图

    Figure  1.  Diagram of section size of fluidized bed

    图  2  流化床三维网格示意图

    Figure  2.  3D grid diagram of fluidized bed

    图  3  网格无关性验证及可靠性验证

    Figure  3.  Verification of grid independence and reliability

    图  4  双旋流化床颗粒体积分数随时间分布情况

    Figure  4.  The distribution of particle volume fraction with time in a double-swirler fluidized bed

    图  5  单旋流化床颗粒体积分数随时间分布情况

    Figure  5.  The distribution of particle volume fraction with time in a single swirler fluidized bed

    图  6  X-Z截面轴向速度分布对比

    Figure  6.  Comparison of axial velocity distribution of XZ cross section

    图  7  双旋流水平截面气流轴向速度分布云图

    Figure  7.  Cloud image of axial velocity distribution of horizontal cross section of double-swirler

    图  8  单旋流水平截面气流轴向速度分布云图

    Figure  8.  Cloud image of axial velocity distribution of horizontal cross section of single-swirler

    图  9  双旋流化床颗粒轨迹

    Figure  9.  Particle trajectories in a double-swirler fluidized bed

    图  10  双旋流结构颗粒轴向速度随时间变化

    Figure  10.  The axial velocity of the particles in the double-swirler structure varies with time

    图  11  双旋流结构颗粒切向速度随时间变化

    Figure  11.  The tangential velocity of the particles in the double-swirler structure varies with time

    图  12  单旋流及喷动流化床颗粒轨迹

    Figure  12.  Particle trajectories in single-swirler and spouting fluidized bed

    图  13  单旋流及喷动结构颗粒轴向速度随时间变化

    Figure  13.  The axial velocity of the particles in the single-swirler and spouting structure varies with time

    图  15  气相-颗粒轴向速度云图

    Figure  15.  Gas phase - particle axial velocity nephogram

    图  14  单旋流及喷动结构颗粒切向速度随时间变化

    Figure  14.  The tangential velocity of the particles in the single-swirler and spouting structure varies with time

    表  1  边界条件设定

    Table  1.   Boundary condition setting

    Boundary conditionsDescriptions
    Turbulence multiphase modelDispersed
    Granular viscosityGidaspow
    Granular bulk viscosityLun-et-al
    Frictional viscositySchaeffer
    Granular temperatureAlgebraic
    K-epsilion modelrealizable
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    表  2  模拟参数设定

    Table  2.   Simulation parameter setting

    Simulation parametersnumerical value
    particle diameter0.001 m
    particle density2600 kg/m3
    particle bed height0.025 m
    Initial volume fraction0.55
    Gas phase inlet velocity50 m/s
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-17
  • 网络出版日期:  2021-07-15

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