基于颗粒尺度DEM直接数值模拟的喷动流化床颗粒.pdf

第３８卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３８Ｎｏ１ 　 ２００８年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２００８ 　　　　　　 基于颗粒尺度ＤＥＭ直接数值模拟的 喷动流化床颗粒运动特性 张　勇　 金保升　 钟文琪 （东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室，南京２１００９６） 摘要：采用离散元方法，对喷动流化床内的气固流动进行了三维直接数值模拟．气相场采用欧拉 方法，固相场采用拉格朗日方法；对每一个颗粒考虑了碰撞力、携带力和重力；颗粒碰撞采用软球 模型；气固耦合采用双向耦合．模拟中跟踪了每个颗粒的运动，获得了颗粒轴向速度、平均速度、 颗粒浓度和颗粒平均碰撞频率随操作参数的变化规律．结果表明喷动气速度、流化气速度、颗粒 平均速度、颗粒浓度和颗粒平均碰撞频率存在关联性：喷动气速度增加，颗粒在喷射区和环形密 相区的平均速度增加，浓度减小，平均碰撞频率减小；流化气速度增加，颗粒速度、浓度和碰撞频 率与喷动气速度增加具有相同的变化规律，但环形密相区的变化更为明显． 关键词：喷动流化床；ＤＥＭ；直接数值模拟；射流 中图分类号：ＴＫ２２２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００８）０１０１１００６ ＰａｒｔｉｃｌｅｓｃａｌｅｂａｓｅｄＤＥＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｔｉｏｎｓｐｏｕｔｆｌｕｉｄｂｅｄ ＺｈａｎｇＹｏｎｇ　ＪｉｎＢａｏｓｈｅｎｇ　 ＺｈｏｎｇＷｅｎｑｉ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｌｅａｎＣｏａｌＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｔｉｏｎｓｉｎａｓｐｏｕｔｆｌｕｉｄｂｅｄｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｒｅｅｄｉ ｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙｂｙｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＤＥＭ）．Ｅｕｌｅｒｉａｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅ ｇａｓｐｈａｓｅａｎｄＬａｇｒａｎｇｉａｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｓｏｌｉｄｐｈａｓｅ．Ｄｒａｇｆｏｒｃｅ，ｃｏｎｔｒａｃｔ ｆｏｒｃｅａｎｄｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅａｃｔｉｎｇｏｎｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｐａｒｔｉｃｌｅｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｗｈｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｍｏｄｅｌｅｄｂｙｓｏｆｔｓｐｈｅｒｅｍｏｄｅｌ．Ｇａｓｓｏｌｉｄｔｗｏ ｗａｙｃｏｕｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄ．Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｐａｒｔｉｃｌｅｗａｓｔｒａｃｅｄｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｖａｒｉａ ｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅａｘｉａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｍｅａｎｐａｒｔｉｃｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｐａｒｔｉｃｌｅｃｏｎ ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅａｎｐａｒｔｉｃｌｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗｉｔｈｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄ ｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｒｅｌａｔｉｏｎｓａｍｏｎｇｓｐｏｕｔｉｎｇｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｆｌｕｉｄｉｚｉｎｇｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄｔｈｅａｂｏｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｅａｎｐａｒｔｉｃｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｂｕｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄｍｅａｎｃｏｌｌｉｓｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅ