旋流效应下喷动床内气固两相流动规律数值模拟

发布时间：2025-04-23 03:10

　　喷动床广泛的应用在今天的许多领域,它作为一种高效的气固接触器,在颗粒的干燥、涂层、废弃物的燃烧和气化、化学反应、热解等方面都有很大的应用。随着对喷动床技术的研究不断深入,各国研究学者也提出了不同类型的喷动床,比如常见的喷动流化床和导向管喷动床,此外还有射流喷动床和多喷头喷动床等喷动床的形式。这些研究都只是基于传统的几种常见喷动床,很少有将旋流器技术加入到喷动床进行研究。喷动床内的反应主要集中在环隙区部分,同时由于环隙区颗粒堆积程度大,密度大,导致颗粒的运动速度比较小,颗粒缺乏横向的运动,这一缺点影响了喷动床对颗粒的处理效率。本文将旋流器加入到喷动床内,希望以此改善喷动床的这一缺点。本文对安装了带旋流器喷嘴的喷动床内气固两相流动规律进行了模拟研究。通过选用不同尺寸的旋流器喷嘴来探究床内气固两相的流动。首先,改变旋流器叶片的倾斜角,旋流器叶片倾斜角分别设置为γ=86°、γ=80°及γ=76°,研究发现,当γ=86°时,旋流器喷动床内气体动能损失相对更小,对颗粒的横向扰动作用更大,颗粒径向速度更大,床内气体湍动能更大,床内颗粒速度流场均匀度最高。另一方面,旋流器喷动床内床层总压降大于常规喷动床...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 喷动床概述
        1.1.1 喷动床结构及分类
        1.1.2 喷动床的主要应用领域
        1.1.3 喷动床的流体力学特性
    1.2 进口旋流器概述及作用机理
    1.3 研究思路与方法
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 研究方法
    1.4 选题意义及研究内容
        1.4.1 选题意义
        1.4.2 研究内容
第二章 喷动床内的流动模型分析
    2.1 引言
    2.2 计算流体力学概述
        2.2.1 CFD的求解过程
        2.2.2 CFD软件结构
    2.3 模型数值求解
        2.3.1 有限体积法
        2.3.2 有限差分法
        2.3.3 有限元法
    2.4 湍流模型
    2.5 数学建模及数值方法
        2.5.1 主要数值模拟方法
        2.5.2 双流体模型(TFM)在喷动床中的应用
    2.6 基本方程组
第三章 旋流器对喷动床内气-固流动的影响
    3.1 建立基准模型
        3.1.1 模型建立
        3.1.2 模型参数设置
        3.1.3 初始条件和边界条件设定
    3.2 网格无关性分析
    3.3 模拟结果与分析
        3.3.1 颗粒体积分数
        3.3.2 颗粒速度
        3.3.3 气体湍动能
    3.4 本章小结
第四章 旋流器内叶片倾斜角对气-固流动的影响
    4.1 模拟工况
        4.1.1 模型建立
        4.1.2 初始条件及边界条件设定
    4.2 模拟结果与讨论
        4.2.1 颗粒体积分数
        4.2.2 颗粒速度
        4.2.3 气体湍动能
        4.2.4 相对标准偏差
        4.2.5 床层总压降
    4.3 本章小结
第五章 旋流器内叶片进口角对气-固流动的影响
    5.1 模拟工况
        5.1.1 模型建立
        5.1.2 初始条件及边界条件设定
    5.2 模拟结果与讨论
        5.2.1 颗粒体积分数
        5.2.2 颗粒速度
        5.2.3 气体湍动能
        5.2.4 相对标准偏差
        5.2.5 床层总压降
    5.3 本章小结
第六章 旋流器内外径比对气-固流动的影响
    6.1 模拟工况
        6.1.1 模型建立
        6.1.2 初始条件及边界条件设定
    6.2 模拟结果与讨论
        6.2.1 颗粒体积分数
        6.2.2 颗粒速度
        6.2.3 气体湍动能
        6.2.4 相对标准偏差
        6.2.5 床层总压降
    6.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：4041124