旋涡流化床流体动力特性的研究

论文摘要

旋转气固两相流动的研究是多相流研究的重要分支。它广泛地应用于能源动力、环境保护、石油化工、制冷低温及航天技术等领域。本文的研究对象是使用了旋流技术的旋涡流化床,该炉型在中小型流化床锅炉上有独特的优势,具有良好的发展前景。本文在对流化床气固多相流模型全面总结的基础上,基于颗粒动力学理论,使用欧拉-欧拉双流体模型,运用Fluent软件对由切向射入二次风形成旋转气流的旋涡流化床内单相及两相流动进行了三维数值模拟,通过改变流化床一、二次风配比,二次风入射角度,二次风喷嘴直径等条件研究床内流场变化,比较得出有利于延长颗粒在炉内停留时间的宏观条件,对旋涡流化床的设计提供一定的参考。另外,本文在相同工况下分别应用RNGk -ε模型和雷诺应力模型进行模拟,对模拟结果进行了分析对比。而后在切向射入二次风的基础上加入一次风旋转射流,比较这两种旋流产生方式。比较同向射入和反向射入二次风对床内流场的影响。找到有利于延长颗粒在炉内停留时间,减少扬析损失的射流方式。本文的研究,较系统地阐明了旋涡流化床内的流动规律,有助于推进提高旋涡流化床效率的深入研究,充实和丰富了旋涡流化床多相流的研究成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 流化床简介
• 1.1.2 多相流研究的意义
• 1.2 流化床中气固多相流模型
• 1.2.1 欧拉-欧拉双流体模型
• 1.2.2 欧拉-拉格朗日离散颗粒模型
• 1.2.3 气体拟颗粒模型
• 1.3 湍流模型介绍
• 1.4 论文的研究目的和主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 两相流动计算模型
• 2.1 气体颗粒两相守恒方程
• 2.1.1 质量守恒模型
• 2.1.2 动量守恒模型
• 2.1.3 固体颗粒相计算模型
• 2.1.4 气固相间作用计算模型
• 2.2 气体湍流模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 一次风直流二次风旋流的旋涡流化床流体动力特性
• 3.1 计算模型及其边界条件
• 3.2 单相流体动力特性的分析
• 3.3 影响旋涡流化床流动特性的主要因素
• 3.3.1 不同一、二次风配比对模拟结果的影响
• 3.3.2 改变二次风射入角度对模拟结果的影响
• 3.3.3 改变二次风喷口直径对模拟结果的影响
• 3.3.4 改变湍流模型对模拟结果的影响
• 3.4 旋涡流化床内气固两相流动特性
• 3.4.1 旋涡流化床内气固两相流动模拟及分析
• 3.4.2 二次风配比对两相流动的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 双旋流旋涡流化床流体动力特性
• 4.1 双旋流旋涡流化床模型介绍
• 4.2 双旋流旋涡流化床内单相气相流场模拟结果与分析
• 4.2.1 一次风旋转射流床内流场的模拟
• 4.2.2 旋流一次风结合同向二次风床内流场模拟
• 4.2.3 旋流一次风结合反向二次风床内流场模拟
• 4.3 双旋流旋涡流化床内两相流场模拟结果与分析
• 4.3.1 无二次风条件下旋转射流一次风的两相流场模拟
• 4.3.2 加入反向二次风的两相流场模拟分析
• 4.3.3 加入同向二次风的两相流场模拟分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢