1、稠密氣固兩相流動模擬鼓泡床流動計算討論2012/4/18目錄1. 歐拉-歐拉方法簡介2. 計算條件3. 計算結果 3.1 有中心射流條件下鼓泡床計算結果 3.2 無中心射流條件下鼓泡床計算結果 3.3 定常流動計算結果4. 分析總結 歐拉-歐拉方法簡介其基本假設是：1.流場中的每一位置，顆粒相與流體相共存并且相互滲透，且每一相具有各自的速度、溫度。2.每一顆粒相在空間中具有連續的速度溫度和容積分數的分布 3.顆粒相除與流體有質量和能量的相互作用外，還具有自身的湍流脈動4.對稠密顆粒懸浮體，顆粒碰撞會引起附加的顆粒粘性、擴散和熱傳導。 歐拉-歐拉方法（Eulerian Method）是將顆?？闯?/p>

2、是Euler坐標系中的擬流體，具備與流體相似的動力學特性，且與流體之間存在大滑移和顆粒擴散，并能充分考慮顆粒質量、動量及能量的湍流擴散，在不考慮相間質量交換的情況下，通過求解兩相N-S方程進行計算。計算條件 2D鼓泡床計算幾何模型實測的顆粒體積分數（t=0.4 s，右圖為距中心線4mm處的顆粒體積分數軸向分布） 邊界條件：無滑移； 氣相按層流計算； 所有變量的迭代殘差10-4，保證得到收斂解； 網格：結構化網格；數量和粗細自定，在參數變化劇烈處加密； 初場設定：用patch（補?。┟铑A先給定氣固兩相的速度值（包括軸向和徑向分量）。yx 多相流模型(Multiphase Model): Eul

3、erian 第一相 (Primary-phase): air 第二相 (Secondary-phase): glassbead參數英文名稱選取結果粘性 Granular Viscositysyamlal-obrien體積粘性 Granular Bulk Viscosityun-et al摩擦粘性 Frictional Viscosityschaeffer內摩擦角 Angle of Internal Friction30deg摩擦壓力 Frictional Pressurebased ktgf摩擦模數 Frictional Modulusderived徑向分布 Radial Distributi

4、onlun et al彈性模量Elasticity Modulusderived堆積密度極限 Packing Limit0.63顆粒擬流體模型參數選取計算條件計算結果有中心射流條件下鼓泡床計算結果 (計算時間1.0s)0s0.1s0.2s0.3s0.4s0.5s0.6s0.7s計算結果有中心射流條件下鼓泡床計算結果0.8s0.9s1.0s 有中心射流時，可以從計算結果中清晰地觀察到氣泡的生成、長大以及上升至床面并破裂的過程，而且氣泡的尾渦也十分明顯。床面由清晰可見變為劇烈變動，氣泡破裂過程中發生揚析和夾帶。 在1s時間內，先后有34個氣泡生成，氣泡生成的頻率約為4Hz。 由于模擬計算的理想化，

5、計算結果呈現高度對稱性，這與實際結果是不相符的。實際過程中任何微小的擾動都可能消除這種對稱性。計算結果有中心射流條件下鼓泡床計算結果 選取x=0.04m，0.14m和0.28m三個特征線，考察其靜壓分布隨時間的變化。t=0.2st=0.4st=0.6st=0.8s計算結果有中心射流條件下鼓泡床計算結果 因為采用壓力出口邊界條件，因此出口壓力一致。在鼓泡過程中，床層壓差隨之變化。值得注意的是，當氣泡剛剛生成時，氣泡附近的壓力大于氣泡遠處的壓力，顆粒有向外擴散的趨勢；而當氣泡已經生成時，氣泡附近的壓力小于氣泡遠處的壓力，顆粒有向內填充的趨勢。這一結論已通過其他時間的結果得到驗證。 計算得到的顆粒濃

6、度分布與實驗值相差極大。我覺得實驗值存在問題，因為在t=0.4s時，剛剛形成一個大的氣泡，顆粒濃度怎么會在氣泡的位置會有一個很大的提升？0.00.10.20.30.40.50.60.00.20.40.60.81.0 Glassbead Volume Fraction Kuipers, 1990 CalculationY Position (m)無中心射流條件下鼓泡床計算結果計算結果0s0.2s0.4s0.6s0.8s1.0sug=1m/sug=2m/sug=5m/s無中心射流條件下鼓泡床計算結果計算結果 選取x=0.14m的特征線，考察不同平均氣速下顆粒濃度分布隨時間的變化。0.00.20.4

7、0.60.81.00.00.10.20.30.40.50.60.7 Glassbead Volume FractionY Position (m) ug=1m/s ug=2m/s ug=5m/s0.00.20.40.60.81.00.00.10.20.30.40.50.60.7 Glassbead Volume FractionY Position (m) ug=1m/s ug=2m/s ug=5m/s0.00.20.40.60.81.00.00.10.20.30.40.50.60.7 Glassbead Volume FractionY Position (m) ug=1m/s ug=2m/

8、s ug=5m/s0.00.20.40.60.81.00.00.10.20.30.40.50.60.7 Glassbead Volume FractionY Position (m) ug=1m/s ug=2m/s ug=5m/st=0.2st=0.4st=0.6st=0.8s無中心射流條件下鼓泡床計算結果計算結果 對于同一平均氣速，隨著時間的增加，床面逐漸升高，顆?；旌霞觿?，顆粒濃度從單峰分布轉變為多峰分布。 隨著平均氣速的提高，床面升高加速， 對于氣速為2m/s和5m/s的工況，大量的顆粒被吹出床體，尤其是后者，顆粒幾乎被吹空。 與有中心射流條件下的工況類似，由于模擬計算的理想化，計算結果

9、呈現高度對稱性，這與實際結果是不相符的。0.00.20.40.60.81.00.00.10.20.30.40.50.60.7 Glassbead Volume FractionY Position (m) ug=1m/s ug=2m/s ug=5m/st=1.0s定常流動計算結果計算結果 定常流動條件下，計算中無法實現收斂，殘差始終維持在10-1上下。不同迭代步數下，得到的流場結果也不相同。這說明該條件下鼓泡床的氣固兩相流是無法收斂到一個定常的結果的。定常流動計算部分結果云圖分析總結1.利用Eulerian兩相流計算模型，對鼓泡床內氣固流動進行了初步的模擬，分別得到了有中心射流和無中心射流工況下的床內氣固分布、壓力分