论文题目: 磁场对流化床气固两相流动影响的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 工程热物理
作者: 朱勇
导师: 归柯庭
关键词: 磁场,流化床,气固两相流动,数值模拟,实验研究
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 用外加磁场控制与调节流化床内气泡,是一种将流态化技术与电磁技术相结合,新型、高效的流态化技术。在磁场作用下,铁磁颗粒做床料的流化床有着气固接触好、流化质量高、稳定性好、流通截面大、无气体短路等优点,因此在化工、能源、环保、生物和食品等许多领域有着广泛的应用前景。本文从理论模型、数值模拟和实验研究三个方面分析和研究了磁场对流化床气固两相流动特性的影响。首先,本文选用欧拉法建立了磁场作用下的流化床气固两相流动数学模型,并在考虑磁场作用的基础上对固相进行拟流体化。其次,选定数值模拟的求解方法,通过方程离散、网格划分、定义模型边界条件,选用相间耦合的SILPLE算法,采用隐形的一阶迎风格式等步骤对磁场作用下的流化床气固两相流动进行数值模拟,最后采用FLUENT计算软件得到数值模拟结果,并进行分析。另外,还搭建了磁场作用下的流化床实验台,对实验装备进行了改进,对磁场作用下的流化床的流化特性作了实验研究,得到了一些工况下流化床床层的压降随气体表观流速变化的曲线图。通过数值模拟和实验研究,可以看出:磁场对流化床气固两相流动特性有着显著的影响。磁场力的增大,使得流化床床层扰动减小,床层趋于稳定。在磁场作用下,气泡生成受到抑制,床层压降变化减小,压降分布均匀。在同样流速下,磁场力大小与床层稳定度成正比;在同样磁场强度下,气体表观流速大小与床层稳定度成反比;在磁场作用下的流化床中,起始流化速度与磁场强度无关,与颗粒直径有关,起始流化速度与颗粒直径成正比;当磁场强度足够大时,流化床中存在明显的磁稳区;并且,磁稳区域随流速的变化范围与颗粒直径成反比,与磁场强度成正比。实验结果和数据也与数值模拟结果基本吻合,进一步证明了数值模拟结果的正确性。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 磁场作用下的流化床研究发展回顾
1.2.1 磁场作用下的流化床的稳定准则和稳定机理
1.2.2 磁场作用下的流化床的结构
1.2.3 磁场作用下的流化床的流化和传热特性
1.2.4 磁场作用下的流化床的应用研究
1.3 本文工作
1.3.1 数值模拟
1.3.2 实验部分
第二章 磁场作用下的流化床气固两相流动的数学模型
2.1 拉格朗日法和欧拉法
2.1.1 欧拉——拉格朗日法
2.1.2 欧拉方法
2.2 磁场作用下的流化床气固两相流动数学模型
2.2.1 基本方程组
2.2.2 相关变量的物理意义
2.3 固相拟流体化
2.3.1 固相压力
2.3.2 固相的动力粘度
2.3.3 固相的体积粘度
2.3.4 固相的摩擦粘度
2.3.5 磁场对颗粒拟流体化的影响
第三章 数值求解方法
3.1 二维模型建立
3.1.1 模型选用
3.1.2 网格划分
3.1.3 边界条件确定
3.2 k-ε模型的选取
3.3 SILMPLE 算法
3.4 方程的离散化
3.4.1 离散方程的线性化形式
3.4.2 亚松驰
3.4.3 一阶迎风格式
3.5 控制方程计算方法
3.6 用户自定义模式（UDF）
3.7 初始条件的选取
3.8 数值模拟过程
3.8.1 数值模拟计算步骤
3.8.2 数值模拟计算流程
第四章 数值模拟结果分析
4.1 简介
4.2 有磁场和无磁场流化床的比较
4.3 同一流速下，不同磁场的流化床的比较
4.4 同一磁场下，不同流速的流化床的比较
4.5 同一磁场，不同颗粒直径铁磁颗粒的流化床的比较
4.6 均匀入风和孔板式入风情况的比较
4.7 临界磁稳状态下流化床的流化过程
4.8 小结
第五章 磁场作用下的流化床的实验研究
5.1 实验设备
5.1.1 总体设计图
5.1.2 床体设计
5.1.3 Helmholtz 线圈的改进
5.1.4 布风板改进
5.2 实验过程
5.2.1 实验目的
5.2.2 实验步骤
5.2.3 几个特殊物理量的确定
5.3 实验结果及分析
5.3.1 实验结果
5.3.2 实验分析
5.4 小结
第六章 主要结论
主要符号表
致谢
参考文献
作者在学期期间发表的论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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