基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟

【摘要】气力输送气固两相流涉及到能源输送、环境保护、航空航天等许多高新技术行业,气固两相流在化工、冶金、能源、环保、轻工和国防等各个领域应用越来越广,例如煤粉输送和粉尘测量等。这门学科的工程应用将对生态环境保护和能源资源的充分利用起到重要的推动作用。对气固两相流动特性的研究主要分为实验研究和理论研究。建立集气固两相流参数测试、气固两相流状态监控和气固两相流流态模拟仿真于一体的动态测试综合实验装置,有利于将理论研究与实验研究相结合,深入了解气固两相流内部流动机理。由于气固两相流动力学特性非常复杂且现有常用实验装置的限制,难以得到气固两相流内部的流动细节。随着计算流体力学的应用与发展,运用计算机模拟技术可以得到气力输送过程中气固两相流的流场特征,可以为实验室气固两相流综合实验装置的建立提供指导作用。本文围绕建立浓相气固两相流综合实验装置的目标,根据标准浓相静压经验公式,分别对气力输送管道的水平段和竖直段的管道压力损失进行了计算和反复校核,以选取能够提供足够动力的驱动装置。本文以气力输送煤粉颗粒在竖直管道内的流动为研究对象,采用FLUENT平台,对煤粉颗粒在竖直管道内的流动状态进行模拟仿真。首先选用GAMBIT软件对竖直管道进行几何建模、划分网格和边界条件选择,以及网格测试。由FLUENT载入物理模型,并进行初始条件设置、求解模型选择等,完成仿真计算的初始化。仿真模型是基于颗粒动力学理论的双流体模型,该模型考虑了气固两相流相间的相互作用、固体颗粒间的相互碰撞以及固体颗粒与壁面的碰撞作用。本文将仿真计算得到的数据与参考文献中他人仿真研究结果进行了对比分析,在近似相同的边界、初始条件以及求解条件下,竖直管道内不同截面位置处的气体流动的径向速度分布、和竖直管道轴向静压降等与他人仿真研究结果基本吻合；而固相流动时径向速度分布与他人仿真研究结果存在差别,经分析,本文研究所得结论更符合实际情况；本文的气相和固相流动沿径向浓度分布与参考文献仿真研究的气相和固相流动沿径向浓度分布存在较大的差距,尤其本文的气相和固相流动沿径向浓度分布数据在入口处波动较大,还有待于进一步的仿真和进行实验验证。
【作者】何成；
【导师】郑莹娜；
【作者基本信息】广东工业大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】气力输送；气固两相流；流动特征；Eulerian模型；数值模拟；

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