检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2025年第2期35卷 214-226页

作者：郑小腾陈星晨余焕伟竺哲明杜锡勇许磊绍兴市特种设备检测院绍兴312071 绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室绍兴312071 浙江工业大学化工过程机械研究所杭州310032

基于计算流体力学-离散单元法(computation fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)对含有印染污泥和煤粉颗粒的埋管流化床内气固两相流动力学特性进行了模拟研究。对流化过程中颗粒的混合指数、速度分布、数量比、固含率分... 详细信息

基于计算流体力学-离散单元法(computation fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)对含有印染污泥和煤粉颗粒的埋管流化床内气固两相流动力学特性进行了模拟研究。对流化过程中颗粒的混合指数、速度分布、数量比、固含率分布、平均动能分布进行了统计和讨论。实验结果表明,初始上污泥下煤粉填充时,随着气流速度的增大,加剧了煤粉污泥颗粒的分离,过大的气流速度会出现局部完全分离现象。当气流速度达到3.0 m·s^(-1)时,床内煤粉污泥混合填充相较于分层填充时不易发生分离现象。改变流化床内2种颗粒数量的比例时,发现增加煤粉数量可以使污泥分布更加均匀,埋管上方颗粒的平均动能与下方相差较大。

关键词：气固两相流计算流体力学-离散单元法流化床印染污泥混合

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飞逸工况下扬矿泵内颗粒运动特性研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第10期51卷 100-106页

作者：谈明高张志华刘厚林屈兵江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 山东心传矿山机电设备有限公司山东济宁272300

采用CFD-DEM耦合数值模拟和可视化试验相结合的方法探究了扬矿泵在飞逸工况下的内部颗粒运动特性.试验结果表明:在水泵工况或飞逸工况下,扬矿泵首级导叶和次级导叶内的颗粒运动状态基本相似;水泵工况下导叶内有52.5%的颗粒均靠近叶片工... 详细信息

采用CFD-DEM耦合数值模拟和可视化试验相结合的方法探究了扬矿泵在飞逸工况下的内部颗粒运动特性.试验结果表明:在水泵工况或飞逸工况下,扬矿泵首级导叶和次级导叶内的颗粒运动状态基本相似;水泵工况下导叶内有52.5%的颗粒均靠近叶片工作面流动,颗粒整个运动过程流动顺畅且稳定;颗粒在液相漩涡中的涡动及随叶轮反转的回流运动使飞逸工况下颗粒运动状态更多,其中40.5%的颗粒从导叶出口中部进入,跟随液相沿叶片背面平行方向从导叶流出,且发生涡动和碰撞的颗粒总占比高达59.5%.数值模拟结果表明:在飞逸工况下,颗粒进入次级导叶之前速度增加,并在导叶出口轴向转弯处出现堵塞;叶轮内颗粒速度梯度较小,且速度分布较为混乱;在飞逸工况下,叶轮内颗粒绝对运动轨迹包角较小,偏转不明显,首级导叶和次级导叶内颗粒绝对运动轨迹基本呈中心对称分布.

关键词：固液两相流扬矿泵飞逸工况颗粒运动特性试验测试计算流体力学-离散单元法

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异形纤维阵列过滤特性的数值模拟

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化工进展 2022年第1期41卷 30-39页

作者：王戈孙志伟谭蔚邱威朱国瑞天津大学化工学院天津300350 湖南中烟工业有限责任公司湖南长沙410007

为研究异形纤维排布方式对其过滤性能的影响,以矩形及交错排布为基础,在保持纤维体积分数不变的条件下,通过改变纤维的列间距调整阵列结构,运用CFD-DEM耦合方法对含尘空气通过具有不同异形纤维阵列结构的简化过滤器模型过程进行数值模... 详细信息

为研究异形纤维排布方式对其过滤性能的影响,以矩形及交错排布为基础,在保持纤维体积分数不变的条件下,通过改变纤维的列间距调整阵列结构,运用CFD-DEM耦合方法对含尘空气通过具有不同异形纤维阵列结构的简化过滤器模型过程进行数值模拟。结果表明:当纤维的体积分数保持不变,交错纤维阵列较矩形阵列过滤效率高出35%,且对于颗粒的吸附力更强;而在交错阵列的基础上,调整列间距得到的前密阵列和后密阵列均可保持80%左右的过滤效率,且不影响颗粒吸附力的大小,但前密阵列产生的压降更低,即具有更高的品质因数;在整个过滤过程中,纤维-颗粒间的黏附作用远远高于颗粒与颗粒间的相互作用,说明颗粒过滤主要来源于纤维-颗粒作用的贡献。

关键词：异形纤维过滤纤维阵列计算流体力学-离散单元法排布方式

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基于重置温度方法的双参数介尺度气固传热模型构建

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化工学报 2022年第6期73卷 2612-2621页

作者：刘怡琳李钰余亚雄黄哲庆周强西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 新能源系统工程与装备陕西省高校工程研究中心陕西西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

颗粒聚团等介尺度结构在气固两相流中普遍存在,这些介尺度非均匀结构直接影响气固流动特性及气固接触效率,进而影响气固相间传热、传质及化学反应过程。在更适合工业大尺度气固传热模拟的粗网格方法中缺乏准确度高、简单易用且可以考虑... 详细信息

颗粒聚团等介尺度结构在气固两相流中普遍存在,这些介尺度非均匀结构直接影响气固流动特性及气固接触效率,进而影响气固相间传热、传质及化学反应过程。在更适合工业大尺度气固传热模拟的粗网格方法中缺乏准确度高、简单易用且可以考虑介尺度非均匀结构影响的传热模型。采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)研究了气固两相流相间传热,为了保证气固相间持续传热,采用了两种维持气固相间传热温差的方法,并讨论了两种方法的优缺点。方法一:给气相能量方程添加热源项;方法二:每间隔一段时间重置气相温度,重置温度后气固两相自由传热,两种方法中均保持固相温度不变。结果表明聚团界面位置的局部单位体积气固传热量最大,重置温度方法在稀相和界面位置的局部单位体积传热量与总单位体积传热量之比大于热源项方法,而在浓相位置的局部单位体积传热量与总单位体积传热量之比小于热源项方法。通过过滤CFD-DEM计算数据,为重置温度方法构建了双参数(过滤固含率、过滤尺度)传热系数修正因子模型,通过先验分析评价了模型的表现,研究表明所构建模型在过滤网格尺度为5~40倍颗粒直径范围内优于文献中已有的双参数模型。

关键词：介尺度传热气固两相流计算流体力学-离散单元法过滤技术重置温度

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90°弯管固液两相流粗颗粒磨损特性的数值模拟

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第10期49卷 47-52,66页

作者：赵睿杰赵有龙周游张德胜江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

采用计算流体力学(CFD)与离散单元法(DEM)相结合的方法,并将离散随机游走(DRW)模型和颗粒湍流调制模型自定义到相间耦合模型中,研究了模型中各个作用机制对弯管内磨损的影响.结果表明:考虑流体与颗粒的双向耦合作用是模拟粗颗粒两相流... 详细信息

采用计算流体力学(CFD)与离散单元法(DEM)相结合的方法,并将离散随机游走(DRW)模型和颗粒湍流调制模型自定义到相间耦合模型中,研究了模型中各个作用机制对弯管内磨损的影响.结果表明:考虑流体与颗粒的双向耦合作用是模拟粗颗粒两相流动和弯头磨损预测的必要条件;升力对颗粒分布及磨损有较大的影响,而其他次要力影响可忽略不计;重力施加方向不同导致最大磨损率增大20%,但磨损规律相似,最大磨损位置都在约弯头85°处;颗粒在大体积分数工况下,颗粒在弯头的局部聚集使颗粒间碰撞占主导机制,但随着体积分数降低,湍流调制对磨损预测产生一定影响.

关键词：弯管磨损预测数值模拟计算流体力学-离散单元法湍流调制

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固相颗粒在旋流场形成过程中的运动分析

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化工进展 2019年第3期38卷 1236-1243页

作者：刘洪斌张进肖慧娜谢超西南石油大学机电工程学院四川成都610500

通过CFD-DEM耦合计算方法模拟不同粒径颗粒在FX-50水力旋流器内的运动行为,分析旋流器内旋流分离场的形成过程,连续相的运动采用求解平均化的Navier-Stokes方程得到,离散相的运动通过离散元法计算。采用欧拉-拉格朗日方法,通过Freestrea... 详细信息

通过CFD-DEM耦合计算方法模拟不同粒径颗粒在FX-50水力旋流器内的运动行为,分析旋流器内旋流分离场的形成过程,连续相的运动采用求解平均化的Navier-Stokes方程得到,离散相的运动通过离散元法计算。采用欧拉-拉格朗日方法,通过Freestream曳力模型传递相间数据,分析了流体的速度场、压力场,颗粒群的速度、受力、颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触作用力。结果表明,当循环流与入口流汇合时,颗粒速度损失较大;当旋流场稳定后,60μm粒径颗粒群在旋流器锥段的堆积最严重,分离速度较70μm、80μm颗粒低;颗粒平均速度的变化为先减小再增大,直到以后的稳定变化。旋流场未稳定时颗粒在竖直方向的运移速度大于旋流场稳定后竖直方向的运移速度,80μm颗粒竖直方向平均速度始终大于60μm和70μm。颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触过程中,颗粒的受力以法向方向为主,当颗粒与壁面接触时,所受合力最大;由于流动前期颗粒在旋流器内运动轨迹不稳定,颗粒随机碰撞明显,导致颗粒平均接触力波动较大,当旋流场达到稳定状态以后,数值改变很小。

关键词：计算流体力学-离散单元法水力旋流器计算流体力学离散单元法欧拉-拉格朗日 Freestream曳力模型

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水平窄矩形通道内液固两相的流动特性

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化工进展 2018年第6期37卷 2092-2100页

作者：任立波赵新强张少峰河北工业大学化工学院天津300132 上海板换机械设备有限公司上海201508

液固两相输运研究主要集中于圆管,窄矩形通道内液固两相水平流动特性和固相扩散特性的研究鲜见报道。在12mm高的水平窄矩形通道内,采用实验研究和计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)数值模拟相结合的方法研究了玻璃珠-水液固两相流动,揭... 详细信息

液固两相输运研究主要集中于圆管,窄矩形通道内液固两相水平流动特性和固相扩散特性的研究鲜见报道。在12mm高的水平窄矩形通道内,采用实验研究和计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)数值模拟相结合的方法研究了玻璃珠-水液固两相流动,揭示了压力梯度特性、固相流动特性及其统计学特性、固相扩散特性变化规律。结果表明:在固相运动过程中,形成稀密两相共存的流动结构,密相在水平方向上被加速且向上运动;随着固相浓度增加,固相沿垂向的分布更加均匀,但固相速度非对称分布增强;固相垂向扩散强度随固相浓度增加而减弱。沿垂向将流道分为3个区域:近壁区、颗粒高频碰撞区和颗粒稀疏区。在近壁区,黏性底层-湍流层交界面与颗粒相互作用并将颗粒向流道中心挤压,导致沿流向的固相速度分量和固相体积分散波动较大;在颗粒高频碰撞区,在垂直方向上颗粒无序运动造成其垂向速度分量波动比近壁区和颗粒稀疏区的大;沿流向的固相速度分量和固相体积分数标准差值在整个颗粒高频碰撞区内保持在较小的变化范围,然后在颗粒稀疏区内迅速降低为零。

关键词：计算流体力学-离散单元法液固水平窄矩形通道

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高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

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过程工程学报 2020年第5期20卷 521-530页

作者：薛沚怡钱付平朱景晶董伟韩云龙鲁进利安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像,建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型,采用计算流体力学和离散单元法(CFD-DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟,引入液桥力模型,忽略范德华力的作用,统计计算域内... 详细信息

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像,建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型,采用计算流体力学和离散单元法(CFD-DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟,引入液桥力模型,忽略范德华力的作用,统计计算域内颗粒的受力情况,分析了不同表面能条件下3~6μm粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性,将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明,黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内,CFD-DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积;过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素,提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性,颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构,黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积,接触力影响颗粒沉积,当增加表面能与液桥体积时,接触力及液桥力均相应增加,根据受力平衡原理,环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。

关键词：微孔膜滤料高湿黏性颗粒液桥力计算流体力学-离散单元法

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褶型空气过滤介质微观结构三维建模及其含尘性能模拟

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过程工程学报 2017年第1期17卷 170-177页

作者：徐瑾睿钱付平鲁进利韩云龙安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002

基于实际熔喷纤维电镜扫描(SEM)图像,建立了不同褶间角、层数、直径、纤维个数、曲率的褶型空气过滤介质微观结构模型,实现了对褶型空气过滤介质微观结构的动态控制.通过计算流体力学和离散单元法(CFD-DEM)耦合的方法对褶型过滤介质含... 详细信息

基于实际熔喷纤维电镜扫描(SEM)图像,建立了不同褶间角、层数、直径、纤维个数、曲率的褶型空气过滤介质微观结构模型,实现了对褶型空气过滤介质微观结构的动态控制.通过计算流体力学和离散单元法(CFD-DEM)耦合的方法对褶型过滤介质含尘过滤阶段的过滤特性进行模拟,将模拟结果与相关经验关联式比较.结果表明,所建模型与实际过滤介质电镜图像基本相似,压力损失模拟值与计算值误差在10%以内,表明CFD-DEM耦合计算方法可行;在含尘过滤阶段,同一进口风速(v)下随颗粒沉积量增加,压力损失非线性增大;不同进口风速下的压力损失增加均随过滤时间增加而增大,v=0.6 m/s时压力损失增加最大,为0.214 Pa,v=0.4 m/s时压力损失增加最少,为0.133 Pa.当3.216 ms时,颗粒出现明显沉积与团聚,纤维彼此贯穿的区域沉积更明显,表明纤维的排列方式对颗粒的沉积影响显著.

关键词：褶型过滤介质微观结构三维建模含尘过滤阶段计算流体力学-离散单元法

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气固流化床启动阶段流动行为与内构件受力特性的数值模拟

气固流化床启动阶段流动行为与内构件受力特性的数值模拟

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作者：李铁男中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

流化床反应器在工业生产过程中应用广泛,反应器体系内设置合适的内构件可强化传质与传热并提高反应器性能。但由于流化床两相流的作用,内构件会受到动态变化的不规则力,致使内构件振动甚至受到破坏,进而导致工业装置出现故障而不得不进... 详细信息

流化床反应器在工业生产过程中应用广泛,反应器体系内设置合适的内构件可强化传质与传热并提高反应器性能。但由于流化床两相流的作用,内构件会受到动态变化的不规则力,致使内构件振动甚至受到破坏,进而导致工业装置出现故障而不得不进行非计划停工。因此,为了保障流化床内构件的长周期可靠性,就必须掌握内构件在流化床内的受力特性。前期实验证实流化床启动工况下内构件会受到较大的载荷冲击,而床层启动阶段这一流态转变过程的持续时间较短,实验难以通过观察或摄像等技术手段观测气固两相对内构件的作用机制。为此,本研究在前期实验研究的基础上,将B类石英砂颗粒三维方形流化床作为研究体系,采用欧拉-拉格朗日方法(CFD-DEM,计算流体力学-离散单元法),以工业上常用的斜片挡板内构件为研究对象,模拟研究单个水平挡板内构件对流化床内气固流动行为的影响。此外,还建立了挡板内构件表面受力载荷强度的统计计算方法,将微观颗粒相信息转换为宏观挡板受力载荷信息,并基于此统计计算公式,对启动阶段床层中水平挡板内构件的受力特性进行了分析研究。研究结果显示,在气固流动行为影响方面,斜片挡板的存在影响了流化床内颗粒的循环特性,将颗粒循环区域在挡板上、下方分割成多个局部循环区域,增强了挡板周围区域的气固流动;在鼓泡流化床中,气泡颗粒温度比局部颗粒温度大几个数量级,气泡的运动行为是导致气固两相间速度脉动程度强烈与颗粒间碰撞作用剧烈的主要原因。且随着表观气速的增加,局部颗粒温度与气泡颗粒温度均增大,床层中的颗粒速度脉动程度增强,气泡破碎与聚并导致其形貌骤变的现象更为强烈。一块体积占比不足密相床层1%的斜片挡板的置入,可对全床的气固脉动特性产生较大的影响,使全床的局部颗粒温度在高、低气速下均明显减小,而对于全床气泡颗粒温度,则在低气速下使其减小,高气速下使其增大。在受力特性影响方面,参考颗粒体系内壁面边界存在时固相应力张量表达式形式,基于镜像系统处理方法和虚拟平面法,建立了密相床层中内构件表面受力载荷强度的统计计算公式,并与前期实验测量数据对比验证,可定性和(半)定量复现实验中启动阶段内构件表面受到的动态碰撞载荷信号;在CFD-DEM模拟采用的颗粒碰撞模型参数中,杨氏模量是影响内构件受力特性的关键性因素,而碰撞恢复系数、滑动摩擦系数和滚动摩擦系数对挡板内构件的受力影响并不显著。杨氏模量的影响主要体现在流化床自启动开始至出现第一个完整峰值脉冲载荷阶段,不同的颗粒杨氏模量下,内构件受力的峰值载荷大小与峰值出现的时间均受到影响发生相应变化,而后阶段载荷的变化几乎不再受颗粒杨氏模量的影响;所建立的载荷统计计算模型成功预测了表观气速和颗粒粒径对挡板峰值载荷强度的影响规律,预测结果与实验趋势吻合良好,进一步说明了载荷统计计算模型的可行性。

关键词：流化床计算流体力学-离散单元法内构件启动阶段受力

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