检索结果-内蒙古大学图书馆

中南大学学报（自然科学版） 2021年第10期52卷 3728-3740页

作者：李强侯健廖长林张扬张建胜清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

综述水煤浆中颗粒间作用力情况,详细总结和论述近年来涉及e DLVO理论的作用力和典型计算公式、颗粒间作用力的发展历史,以及对于范德华力、双电层力和疏水力的各种计算表达式和研究成果;论述近年来煤颗粒间作用力的应用以及e DLVO理论... 详细信息

综述水煤浆中颗粒间作用力情况,详细总结和论述近年来涉及e DLVO理论的作用力和典型计算公式、颗粒间作用力的发展历史,以及对于范德华力、双电层力和疏水力的各种计算表达式和研究成果;论述近年来煤颗粒间作用力的应用以及e DLVO理论应用方面的研究进展。研究结果表明:水煤浆中颗粒间作用力主要通过改变悬浮液中煤颗粒的聚集状态,进而对水煤浆的流变性和稳定性产生影响;水煤浆中微观颗粒间作用力可以通过宏观手段来调节,进而优化水煤浆的浓度和稳定性等;eDLVO理论是宏观参数与微观颗粒间作用力建立关联的有力工具。

关键词：水煤浆颗粒间作用 DLVO eDLVO 疏水力

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基于颗粒间相互作用的细颗粒粉体料仓下料过程分析

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化工学报 2021年第8期72卷 4047-4054页

作者：陆海峰曹嘉琨郭晓镭刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237

以玻璃微珠、流化床裂化催化剂颗粒、褐煤和聚氯乙烯颗粒为实验物料,开展粉体流动性表征与料仓下料实验。研究发现,不同粉体的流动性差异较大,相应的料仓重力下料结果也不同;实验所用粉体的下料流率远低于传统Brown and Richards模型的... 详细信息

以玻璃微珠、流化床裂化催化剂颗粒、褐煤和聚氯乙烯颗粒为实验物料,开展粉体流动性表征与料仓下料实验。研究发现,不同粉体的流动性差异较大,相应的料仓重力下料结果也不同;实验所用粉体的下料流率远低于传统Brown and Richards模型的预测值。分析表明,颗粒间相互作用导致的粉体黏附团聚是阻碍细颗粒粉体下料流动的主要原因。基于上述分析,利用剪切测试结合摩尔应力圆理论获得床层拉伸应力,并借助Rumpf方程构建的颗粒间相互作用与粉体床层应力之间的模型来获得不同粉体的颗粒间作用力;继而采用Bond数对粉体床层空隙率进行修正,揭示了颗粒间相互作用对粉体床层结构的影响,并在此基础上建立了粉体下料流率预测模型。新建立的耦合颗粒间作用力的粉体流率模型,有效改善了传统模型对细颗粒粉体流率预测值偏高的弊端,显著降低了流率预测偏差。

关键词：粉体料斗下料颗粒间作用床层空隙流率预测

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多颗粒在Giesekus流体Poiseuille流场中的异常迁移

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水动力学研究与进展（A辑） 2021年第1期36卷 1-4页

作者：刘炳瑞林建忠浙江大学航空航天学院流体所流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

该文采用虚拟区域法对多个颗粒在黏弹性流体Poiseuille流场中的侧向迁移进行了数值模拟。在数值模拟结果的基础上,比较了单颗粒与多颗粒运动的差异,分析了在不同流变性质的流体中颗粒运动的轨迹与趋势。研究结果表明,由于颗粒间相互作... 详细信息

该文采用虚拟区域法对多个颗粒在黏弹性流体Poiseuille流场中的侧向迁移进行了数值模拟。在数值模拟结果的基础上,比较了单颗粒与多颗粒运动的差异,分析了在不同流变性质的流体中颗粒运动的轨迹与趋势。研究结果表明,由于颗粒间相互作用的影响,多颗粒的运动轨迹和方向与单颗粒情形有着较大差异;在流道中心线与壁面之间存在一条分界线,当颗粒的初始位置位于分界线与中心线之间时,颗粒最终将运动至中心线,反之则运动到壁面;在同样的条件下,单颗粒朝中心线运动,而多颗粒则会朝向壁面运动,且这种现象随着颗粒间距离的减小而增强。

关键词：颗粒间作用颗粒迁移 Giesekus流体 Poiseuille流虚拟区域法

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粉末惰性介质对可燃粉尘分散及爆炸特性的影响机制

粉末惰性介质对可燃粉尘分散及爆炸特性的影响机制

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作者：卜亚杰东北大学

学位级别：博士

近年来,重特大粉尘爆炸事故时有发生,已成为我国工业安全生产的主要威胁,涉及行业涵盖了金属制品加工、木制品加工、粮食与饲料加工、塑料生产、制药等众多国民经济重要领域。在可燃粉尘中掺混粉末惰性介质,即粉末惰化,是预防和控制粉... 详细信息

近年来,重特大粉尘爆炸事故时有发生,已成为我国工业安全生产的主要威胁,涉及行业涵盖了金属制品加工、木制品加工、粮食与饲料加工、塑料生产、制药等众多国民经济重要领域。在可燃粉尘中掺混粉末惰性介质,即粉末惰化,是预防和控制粉尘爆炸事故的主要技术手段,早期已成熟应用于煤矿生产中。随着粉体过程工业的不断发展,粉末惰性介质在可燃粉尘中掺混的作用、用量等渐趋多样化,如少量添加惰性介质可防止粉体结块,增强粉体流动性。本文在大量文献调研的基础上,陆续开展了粉末惰性介质掺混对可燃粉尘分散性的影响、粉尘分散性的改变对粉尘爆炸特性的影响等研究,为粉末惰性介质掺混条件下可燃粉尘爆炸事故的防控提供研究基础。首先,针对爆炸防护中粉末惰性介质高比例掺混的情形,选取造成过严重事故后果的金属铝粉为重点关注对象,研究了 4种不同粒径的惰性氧化铝粉末对铝粉着火敏感性及爆炸猛度参数的影响,实验发现惰性介质的粒径越小,其对粉尘爆炸的惰化效率越高,而向铝粉中掺入5-10%的微米氧化铝使铝粉尘云火焰传播速度增大,即为惰性介质增强爆炸参数(SEEP)现象。结合铝颗粒燃烧反应动力学,揭示了氧化铝对铝粉尘云着火、爆燃过程的抑制原理,通过建立掺入氧化铝的铝颗粒阶段燃烧模型与分散模型,阐明了足量纳米级惰性介质作惰化剂时拥有的优异热效应和抑制粉尘云分散的能力。其次,针对粉体工艺中为改善产品特性而添加少量粉末惰性介质的低掺混工况,以及惰化、抑爆过程中出现的SEEP现象,研究了微量粉末惰性介质对扑热息痛、纤维素、石松及聚乙烯四种代表性可燃粉尘着火、爆炸的潜在促进作用。将1%纳米二氧化硅包覆在扑热息痛、纤维素与聚乙烯粉尘表面,可使粉尘云最小点火能减小。基于颗粒间粘附作用机理,建立可燃颗粒包覆微量惰性纳米粒子后的表面接触模型,揭示了惰性介质对可燃粉尘颗粒间粘附力的减小是增强爆炸参数现象出现的原因。最后,为量化表征可燃粉尘掺混惰性介质混合物的分散性,使用自主研发的粉尘云分散性测试装置,获取了粉末惰性介质对常见可燃粉尘有效粒度分布的影响规律,对照爆炸特性参数及粉体流动性指标的变化规律,发现惰性介质使可燃粉尘安息角和Hausner 比减小,有效粒度分布减小,粉尘云分散程度增强,当惰性介质抑制爆炸的吸热效应不足时,可导致粉尘爆炸危险性增大。反之,当惰性介质使粉尘云分散程度减弱时,可与吸热效应形成抑制爆炸的协同作用。为表征可燃粉尘的分散性能,提出一种基于粉体无量纲数Hausner比和Archimedes数的分散性分级方法,与前人方法相比具有快速简洁、实用性强的特点,为粉尘分散性能方面的基础性研究提供了思路,也可应用于粉尘爆炸风险评估。本文的主要工作和结论揭示了粉末惰性介质对可燃粉尘的分散过程存在抑制与促进的两种作用机制,论文建立了粉尘分散性能与着火爆炸特性之间的关联,为未来粉末惰性介质的使用与开发提供理论基础,对工业生产中粉尘爆炸风险的预防与控制具有指导意义。

关键词：粉尘爆炸粉末惰性介质爆炸特性参数颗粒间作用粉尘分散性

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细长颗粒流化特性的数值模拟研究

细长颗粒流化特性的数值模拟研究

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作者：蔡杰东南大学

学位级别：博士

细长颗粒的流化在工业生产中有非常广泛的应用背景，如生物质秸杆流化床燃烧，烟丝在流化床里的干燥或加湿，药品在流化床里的包衣等。在对细长颗粒的流化特性进行研究时，很多情况下将细长颗粒抽象为球形颗粒。这样处理导致的误差在有... 详细信息

细长颗粒的流化在工业生产中有非常广泛的应用背景，如生物质秸杆流化床燃烧，烟丝在流化床里的干燥或加湿，药品在流化床里的包衣等。在对细长颗粒的流化特性进行研究时，很多情况下将细长颗粒抽象为球形颗粒。这样处理导致的误差在有些情况下是可以接受的，但在有些情况下是不可以接受的。由于细长颗粒既有位置参数，又有方位参数，因此它的流化特性与球形颗粒存在较大差异。目前，细长颗粒流化特性的研究仍处于起步阶段，许多问题有待解决。本文以理论建模及数值模拟为主，并结合实验手段，对细长颗粒的流化特性进行了研究。细长颗粒流化特性的研究内容主要包括取向分布、浓度分布研究等。内容主要有以下几部分：\n 1.为验证理论模型，本文搭建可视化实验台，将高速数字图像采集技术、CAD辅助测量技术及统计分析三者结合，实验研究了稀相条件下细长颗粒的取向分布、浓相条件下细长颗粒的浓度分布等流化特性。研究发现，在流化运动过程中，细长颗粒以近于竖直姿态流化运动的细长颗粒数量百分比占明显优势，以近于水平姿态流化运动的细长颗粒的数量百分比较少；以近于水平姿态流化运动的细长颗粒更易结团；浓相条件下，床体内近壁区域的细长颗粒数量浓度大，径向中心区域的颗粒数量浓度小；细长颗粒首先从近壁区域到达床出口处。\n 2.为研究细长颗粒在稀相流场中的流化运动特性，本文从细长体理论出发，根据流体力学及刚体动力学理论，建立细长颗粒流化运动三维模型，对稀相流场中细长颗粒的取向分布等流化特性进行了研究。模拟结果得到实验验证。研究发现，在稀相条件下，以近于竖直姿态流化运动的细长颗粒的数量百分比占明显优势，细长颗粒的轴向有与流场速度梯度保持一致的趋势；细长颗粒的取向分布受床内位置、流化风速及颗粒密度等因素影响明显，而受长径比、加料量等因素影响不明显；稀相条件下，床内中心区域细长颗粒的数量浓度小于近壁区域细长颗粒的数量浓度；各床层高度区域细长颗粒的径向数量浓度分布无明显差别。\n 3.研究壁面约束对细长颗粒流化特性的影响，为工业生产中优化流化床结构、完善运行设计提供理论指导。本文根据刚体碰撞动力学原理，建立细长颗粒-壁面碰撞模型，并将此模型与所建细长颗粒流化运动模型相结合，完善流化运动模型。模拟结果得到实验验证。研究发现，壁面约束效应对床体近壁区域细长颗粒的取向分布、浓度分布以及运动特性等流化特性都有显著影响；受壁面约束影响，沿床高向上，床体近壁区域细长颗粒数量浓度逐渐减小，细长颗粒有由床体近壁区域向中心区域迁移的趋势；床体近壁区域，超过60％以上细长颗粒的运动姿态接近竖直、与壁面保持平行。\n 4.研究考虑颗粒间相互作用条件下气固两相流场中细长颗粒的流化特性，为细长颗粒的流化应用提供理论指导。本文根据刚体碰撞动力学原理，推导建立细长颗粒间相互作用三维模型，根据硬球模型的思想，将Nanbu碰撞概率模型进行合理修正，以适用于细长颗粒碰撞发生判断，再结合细长颗粒的受力、运动模型及格子Boltzmann方法，从而建立含颗粒间相互作用的细长颗粒流化运动三维模型。基于此模型研究探讨了考虑颗粒间相互作用条件下细长颗粒的浓度分布、取向分布等流化特性。模拟结果得到实验验证。研究发现，考虑颗粒间相互作用条件下的细长颗粒流化特性与稀相条件下的细长颗粒流化特性有很多不同。考虑颗粒间相互作用条件下，由于颗粒间相互作用的影响，流场中细长颗粒的数量浓度分布非常不均匀；不同床高区域的细长颗粒径向数量浓度分布变化较大；近壁区域的细长颗粒数量浓度大于径向中心区域的数量浓度。受颗粒间相互作用影响，细长颗粒取向分布的选择性较稀相条件下的有所削弱，但仍以近于竖直姿态流化运动的细长颗粒的数量百分比占明显优势；随着长径比的增加及颗粒量的增加，以近于竖直姿态流化运动的细长颗粒的数量百分比逐渐减小，但细长颗粒取向分布随床内位置及流化风速的变化规律没有改变；细长颗粒的流化风速范围较小。\n 5.研究流化床中惰性物质的级配分布特性，为研究细长颗粒和惰性物质的混合流化特性提供参数依据。本文采用硬球模型建立惰性物质流化运动模型，基于此模型研究了惰性物质的级配分布特性。研究发现，流化风速对密相区的高度影响较大，而级配对密相区的高度没有明显影响：当级配中大粒径颗粒份额比小粒径颗粒份额大很多时，床体内悬浮段颗粒数量浓度会产生比较明显的下降；充分流化的颗粒的数量密度比趋于与原始级配一致。\n 6.研究空气-惰性物质-细长颗粒三相流场中细长颗粒的流化特性，为细长颗粒和惰性物质的混合流化应用提供理论指导。本文将空气和惰性物质都视为连续相，采用欧拉-欧拉模型进行计算，而将细长颗粒视为离散相，采用拉格朗日方法进行跟踪计算，从而建立固相分相流化运动模型。研究发现:三相流场中，细长颗粒的取向分布特性与考虑颗粒间相互作用条件下两相流中的细长颗粒取向分布特

关键词：细长颗粒流化特性流化运动模型颗粒间作用固相分相化工流程模拟

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多颗粒在Giesekus流体Poiseuille流场中的异常迁移

多颗粒在Giesekus流体Poiseuille流场中的异常迁移

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第三十一届全国水动力学研讨会

作者：刘炳瑞林建忠浙江大学航空航天学院流体所流体动力与机电系统国家重点实验室

本文采用虚拟区域法对多个颗粒在黏弹性流体Poiseuille流场中的侧向迁移进行了数值模拟。在数值模拟结果的基础上,比较了单颗粒与多颗粒运动的差异,分析了在不同流变性质的流体中颗粒运动的轨迹与趋势。研究结果表明,由于颗粒间相互作... 详细信息

本文采用虚拟区域法对多个颗粒在黏弹性流体Poiseuille流场中的侧向迁移进行了数值模拟。在数值模拟结果的基础上,比较了单颗粒与多颗粒运动的差异,分析了在不同流变性质的流体中颗粒运动的轨迹与趋势。研究结果表明,由于颗粒间相互作用的影响,多颗粒的运动轨迹与方向与单颗粒情形有着较大差异;在流道中心线与壁面之间存在一条分界线,当颗粒的初始位置位于分界线与中心线之间时,颗粒最终将运动至中心线,反之则运动到壁面;在同样的条件下,单颗粒朝中心线运动,而多颗粒则会朝向壁面运动,且这种现象随着颗粒间距离的减小而增强。

关键词：颗粒间作用颗粒迁移 Giesekus流体 Poiseuille流虚拟区域法

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