论文题目: 水平撞击流干燥器流动特性与传热特性的数值模拟
论文类型: 硕士论文
论文专业: 热能工程
作者: 冯飞
导师: 虞维平,郭宏伟
关键词: 水平撞击流,撞击流干燥器,数值模拟,软件
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 撞击流的概念最早是由前苏联的Elperin首先提出的,其基本意义是使两股气体-颗粒两相流沿同轴相向流动,相互撞击,由于惯性,颗粒穿过撞击面渗入反向流,被反向流减速后又向相反方向加速,并如此反复进行,直到颗粒因相互碰撞、速度降低等原因被排出系统为止。撞击流是强化相间传递过程尤其是外扩散控制的传递过程最有效的方法之一,传递系数可比一般方法提高数倍到数十倍。撞击造成的另一个结果是极大的促进混合,尤其是微观的混合。所以,撞击流在干燥、吸收、气体和固体的冷却和快速加热、混合、多相反应等多种加工过程中有广阔的应用前景。对于撞击流的研究主要停留在实验研究阶段,国内外学者曾做过很多研究。然而,实验研究耗费巨大,受到时间、实验环境、实验设备等因素的限制。为了避免实验研究的缺点,本文借助计算机强大的计算功能,试图采用数值模拟的方法来研究水平撞击流干燥器中流场的特性和流场中颗粒与空气间的传热特性。本文的研究对象是水平撞击流干燥器,为了得到精确的流动特性,本文采用了CFD软件——FLUENT来进行数值模拟。通过建立几何模型,划分网格,选择适当的数学模型和参数进行迭代计算之后,对数值模拟的结果又进行了后处理。笔者首先研究了空气的单相流动特性,主要探讨了流场的形态以及静压的分布情况,并且讨论了影响空气最大径向速度的几个主要因素(空气进口速率、进口管间距和进口管直径)。随后研究了颗粒相的运动特性和传热特性,主要包括颗粒的运动轨迹、颗粒速度的变化情况、颗粒在水平撞击流干燥器中的平均停留时间以及颗粒与空气之间的对流传热系数,得到了对流传热系数与颗粒质量流量之间的关系式。最后,利用本文的模型研究了颗粒直径对颗粒平均停留时间和对流传热系数的影响。通过把数值模拟的结果与实验数据的比较,发现数值模拟的结果符合现有理论并且和实验数据基本吻合,从而验证了所建模型的正确性,并为今后进一步的理论研究和开发打下基础。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 撞击流的基本原理
1.1.2 撞击流研究进展
1.1.3 撞击流的主要特性
1.1.4 撞击流应用现状和主要开发研究方向
1.1.4.1 撞击流的应用现状
1.1.4.2 撞击流开发应用的主要方向
1.1.4.3 撞击流开发应用的展望
1.2 计算流体力学与数值模拟简介
1.2.1 计算流体力学简介
1.2.2 数值模拟简介
1.2.2.1 FLUENT软件简介
1.2.2.2 FLUENT软件几个特点
1.2.2.3 FLUENT软件使用概述
1.3 本文的主要工作
1.4 本章小结
第二章 水平撞击流干燥器流动特性与传热特性的数学模型
2.1 本文的研究对象
2.2 水平撞击流干燥器中流体的基本控制方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量守恒方程
2.2.3 能量守恒方程
2.3 水平撞击流干燥器中颗粒的控制方程
2.3.1 颗粒运动方程
2.3.2 颗粒传热方程
2.4 颗粒与气体间的耦合作用
2.4.1 动量交换
2.4.2 热量交换
2.4.3 质量交换
2.4.4 相间交换项的亚松弛
2.5 边界条件的给定
2.5.1 连续相初始条件和边界条件的设定
2.5.2 离散相初始条件和边界条件的设定
2.6 本章小结
第三章 水平撞击流干燥器流动特性与传热特性的数值求解
3.1 控制方程的数值求解
3.2 使用FLUENT进行数值求解
3.2.1G GAMBIT建模及网格划分
3.2.2 FLUENT中多相流模型的选取
3.2.2.1 建立模型之前做的假设
3.2.2.2 多相流模型的选择及选择的理由
3.2.2.3 离散相模型的设定
3.2.3F FLUENT数值求解过程中参数设定
3.2.4F FLUENT数值求解过程中的注意事项
3.3 离散相的计算过程
3.4 本章小结
第四章 数值模拟的结果与分析
4.1 连续相（空气相）数值模拟的结果与分析
4.1.1 连续相的流场分布与静压分布
4.1.2 最大径向速度v_m 的影响因素
4.1.2.1 进口速度对最大径向速度的影响
4.1.2.2 出口管间距对最大径向速度的影响
4.1.2.3 出口管径对最大径向速度的影响
4.2 离散相（颗粒相）数值模拟的结果与分析
4.3 颗粒直径对平均停留时间和传热系数的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文的主要研究成果
5.2 本文主要创新点
5.3 本文的不足以及对今后工作的设想
参考文献
主要符号表
致谢
学习期间发表的论文
附录
发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].水平撞击流干燥器撞击过程实验研究[D]. 龙海军.东南大学2005
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- [4].撞击流中颗粒运动特性的实验研究[D]. 许彦彬.华中科技大学2016
- [5].T形管内撞击流和直管内交叉射流的数值模拟研究[D]. 张庆琛.中国石油大学(北京)2016
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