交流汇报-冯留海.ppt

* * 数值模拟在多相流动中的应用 报 告 人：冯留海 指导老师：毛 羽 教授 王江云 助研 主要内容 相关其他研究内容 二维对流扩散方程的编程求解 研究内容和结果分析 多相流研究方法 * * 研究方法 多相流动 实验研究 理论研究 数值模拟研究 研究基本方程和相间作用。 多颗粒系统中相间耦合问题上仍存在很多盲点。 瞬态以及时均流场的定性显示和定量测量更加简单化、细致化和多样化。 数值方法解决工程问题体现出优势。 仍需针对实际问题考察各封闭模型的适用性。 数值模拟与实验相结合 * 提升管的数值模拟与结构改进 提升管结构及模拟结果 （a）提升管结构 （b）提升段颗粒浓度分布 （c）数值模拟与实验数据对比 * 提升管的数值模拟与结构改进 两种提升管内颗粒浓度对比 （b）径向颗粒浓度对比图 提升管结构优化 （a）提升管颗粒浓度对比 * 突扩突缩管道的冲蚀模拟 突扩突缩管道结构尺寸及网格划分 管道的流场模拟 模型修正后得到的冲蚀速率云图 固有冲蚀模型的冲蚀速率云图 冲蚀速率模拟结果与实验数据对比 * 旋风分离器内非轴对称旋转流场的研究 数值模拟 PDPA 实验测量 旋风分离器内时均切向速度测量结果 270°~90°截面 270°~90°截面 270°~90°截面 * * 编程求解二维对流扩散方程 数值模拟的基本过程 重新迭代求解离散方程 * 编程求解二维对流扩散方程 方程离散：对流相一阶迎风 扩散相中心差分 T=100K T=200K T|t=0=100 x=0、x=1为第一类边界条件 y=0、y=1为第二类边界条件 初始条件：t=100K 迭代算法：交替隐式追赶法 收敛条件：10-6 空间离散：网格划分 边界条件 * 编程求解二维对流扩散方程 * 当u=0,v=0求解扩散方程 当u=1、v=0求解对流扩散方程 二维对流扩散方程求解结果 * 实验室其他研究内容 常减压圆筒炉 圆筒炉结构图 炉内速度分布 * 实验室其他研究内容 常减压圆筒炉 圆筒炉内火焰分布图 Z=4m截面温度分布图 纵截面温度分布图 * 实验室其他研究内容 乙烯裂解炉（四合一） 炉管温度 网格划分 * 实验室其他研究内容 环流反应器 不同反应器底部结构 气体分布器 * 实验室其他研究内容 喷雾造粒塔 气相宏观流动特性 旋流稳定区 射流影响区 B A C D * 沉降器内多相流动规律研究 沉降器结构及其网格划分 （a）沉降器结构 （b）沉降器网格划分 （c）沉降器压力分布 谢谢各位老师和同学！ 各位老师、同学，大家好，很高兴参加这次三校学术交流会。今天我给大家带来的汇报是：数值模拟在多相流动中的应用。指导老师是： * * * 催化剂和气体从再说斜管进去，在提升管底部蒸汽的带动下向上运动，油气最后从提升段顶部流出进入旋风分离器。 采用RSM湍流模型对全尺度的提升管进行了三维数值模拟。提升管内颗粒的浓度分布是影响产品质量和收率的重要因素，从模拟（b图）结果可以看出：沿轴线呈下浓上稀分布，形成底部的密相区和顶部的稀相区；沿径向成中心稀、边壁浓的的环核结构。 图（c）为不同高度截面上的颗粒浓度数值模拟结果与实验数据的对比图，从图中可以看出，数值模拟结果与实验数据吻合较好，也验证了所选湍流模型和算法的准确性。 * 实验室在传统提升管内添加内构件来抑制环核结构的形成，左图（a）为两种提升管颗粒浓度的对比图，右图（b）为z=2.4m截面上颗粒沿径向的颗粒浓度分布。从图中可以看出，提升管内构件使得管内颗粒浓度分布和停留时间趋于一致，有利于提升管反应器内反应的进行。 * 研究的第二个内容是突扩突缩管道内的冲蚀模拟，上图是结构尺寸和网格划分。考虑到RNG k-ε模型通过修正湍动黏度来模拟平均流动中的旋转及旋转流动情况，能够较为准确的预报突扩突缩管内局部漩涡流动，所以模拟时选用RNG k-ε湍流模型，下图为模拟结果，从图中可以看出，其能够模拟出突缩处的死去回流、漩涡，沟槽段的漩涡，和突扩处背压处的回流，其中回流比为7.8，与文献中的实验数据吻合较好。 在流场模拟的基础上，施加DPM离散型模型和冲蚀模型模拟颗粒对管壁的冲蚀情况。研究发现，Fluent固有冲蚀模型无法准确模拟管内冲蚀速率和趋势，所以采用自定义函数的方式对冲蚀模型进行修正。上图是两个冲蚀模型计算得到的冲蚀速率图。从中可以看出，修正后的冲蚀速率能够较好的预报管内冲蚀速率，能够用于工程预报。 从右边的流线动画可以很只管的看到管壁冲蚀情况。 * 采用直径2微米的示踪粒子，通过相位多普勒例子分析仪（PDPA）测量粒子的速度，右图为对应的旋风分离器网格。 * 对于旋风分离器，我们比较关心其内部速度场，这是是PDPA测量结