濃相氣力輸送過程的模擬研究.pdf

1、濃相氣力輸送技術(shù)已經(jīng)得到越來越廣泛的重視.由于輸送過程中流體運動的復(fù)雜性,在濃相氣力輸送的研究中,通常有實驗研究和理論研究兩種方法.但是,這兩種方法都有局限性.如在實驗研究中,一些輸送參數(shù)的計算主要靠根據(jù)實驗建立的經(jīng)驗公式,因而得到的結(jié)論具有局限性,一般只比較適用于該實驗條件,很難得到推廣;而在理論研究中,由于推導(dǎo)過程中采用了大量的簡化而缺乏精確性.本文在實驗和理論研究的基礎(chǔ)上對濃相氣力輸送過程進行了模擬研究,以彌補實驗研究和理論研究的

2、不足. 在正壓上引式氣力輸送中試實驗臺上,通過改變輸送壓力對濃相氣力輸送過程進行了實驗研究,主要對濃相氣力輸送過程中管道沿程的輸送特性以及輸送壓力對固氣比、輸送能力等參數(shù)的影響進行了研究.研究表明,輸送能力隨輸送壓力的增大而增大,固氣比隨輸送壓力的增大而減小;管道沿程的空隙率、氣體速度、顆粒速度及滑移速度逐漸增大;管道沿程的壓力和壓力降逐漸減小. 由量綱分析法并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)擬合出了適合本實驗系統(tǒng)的壓力降計算公式;并根據(jù)理

3、論研究和實驗數(shù)據(jù)得到了管道沿程的顆粒速度的修正計算公式.結(jié)合實驗數(shù)據(jù)對擬合公式和修正公式作了誤差分析,結(jié)果顯示,與實驗值吻合較好. 結(jié)合實驗工況以及擬合公式的適用范圍,從氣固兩相的瞬時方程出發(fā),通過時均化法,推導(dǎo)了雷諾應(yīng)力的輸運方程;由雷諾應(yīng)力的輸運方程,考慮氣固相間相互作用以及顆粒的碰撞,顆粒與壁面的相互作用,建立了氣相和顆粒相的湍動能和湍動能耗散率的控制方程,與連續(xù)性方程和動量方程組成了適合濃相氣力輸送過程的數(shù)學(xué)模型,并探討

4、了控制方程組中主要項的物理意義. 建立了濃相氣力輸送過程中氣固兩相湍動的雙流體模型,并建立了相應(yīng)的數(shù)值解法和計算流程,該模型能夠較全面地考慮兩相間、顆粒之間以及顆粒與管壁之間的相互作用. 利用所建立模型和相應(yīng)算法,用FLUEN軟件對實驗工況的氣力輸送過程進行了模擬,得到了輸送過程的壓力分布圖、濃度分布圖和速度矢量圖等,直觀地顯示了濃相氣力輸送過程中的流場變化情況,并分析了產(chǎn)生圖示流場的原因.將模擬結(jié)果和實驗結(jié)果作了對比,