flunt可以计算密实fluent导出颗粒轨迹流动特性问题吗

循环流化床内部颗粒流动特性的试验研究--《浙江大学》2005年硕士论文
循环流化床内部颗粒流动特性的试验研究
【摘要】:循环流化床内固相颗粒运动特性的研究对于揭示床内气固两相流机理具有重要意义。由于高速摄像技术具有直观、对流场不产生干扰等优点,使得这一技术在研究循环流化床气固两相流动方面得到较为广泛的应用。
本文利用高帧频的高速摄像和绿光激光对冷态循环流化床内气固两相流中的颗粒运动特性进行了实验研究,主要包括三部分内容:循环流化床内部颗粒团的运动、颗粒旋转以及颗粒碰撞。
首先研究了气固两相流中的颗粒团聚行为,分析了不同工况下不同截面处颗粒团的形状、大小和运动过程。颗粒团形状多样、大小不一,本文分析了颗粒团的最大值尺寸。研究发现:在实验研究范围内,床内参数的改变对颗粒团的形状大小、存在时间影响不是很大。分析拍摄图像,获得了颗粒团的整体运动速度,并且从实验中得到在贴壁处下落颗粒团的速度基本保持不变。在本文研究的范围内得到颗粒团的存在时间一般在10ms-200ms之间。观察颗粒团的运动,分析颗粒团形成和破碎过程,初步探讨颗粒团的形成机理和破碎原因。同时,对颗粒团内部颗粒运动进行了一些尝试性工作。
然后,本文利用颗粒的不规则形状或不规则表面导致的颗粒图像特征点作为颗粒旋转速度判定的主要依据,并对所提出的用于消除转速误判断的双帧频拍摄法进行了理论推导和实验验证。利用Matlab、PhotoShop和ACDsee软件对稀相区截面内的颗粒图像进行优化和直观分析得到:在流化床内颗粒转速最高可达2000r/s,平均转速约为300r/s;颗粒平均转速截面边壁区高于中心区域,粒径相对较小或者平均径向速度较大的颗粒,其旋转速度大的概率较大,反之亦然;不规则颗粒的平均转速明显高于球形颗粒的平均转速。床内参数的改变对颗粒转速具有一定的影响:当表观气速或稀相区固体体积浓度增加时,颗粒平均转速有增大的趋势。并简单分析了实际颗粒在床内的受力情况。
最后,研究循环流化床内部颗粒的碰撞过程中发现:颗粒撞壁前后速度和转速都有可能发生变化。有些颗粒在撞壁前后转速上会有比较大的变化,有可能升高,也有可能降低甚至旋转方向发生变化。利用理论方法计算得到的球形颗粒撞壁后的转速和运动速度与实际值很接近,而不规则颗粒则相差很大。实际流场中颗粒之间的碰撞也较为普遍,本文就颗粒碰撞情况前后的颗粒运动变化进行了初步研究。
【关键词】:
【学位授予单位】:浙江大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2005【分类号】:TK229.6【目录】:
ABSTRACT4-9
第一章 绪论9-15
§1.1 研究背景9
§1.2 研究意义9-10
§1.3 多相流测试技术简介10-12
§1.4 本文研究工作12-13
参考文献13-15
第二章 循环流化床中颗粒流动特性的研究现状15-25
§2.1 循环流化床内颗粒团研究现状15-19
§2.1.1 颗粒团定义15
§2.1.2 颗粒团实验与理论研究15-19
§2.2 循环流化床内颗粒旋转研究现状19-22
§2.3 循环流化床内颗粒碰撞研究现状22
§2.4 本章小结22
参考文献22-25
第三章 实验系统25-32
§3.1 循环流化床冷态实验台25-27
§3.1.1 实验系统25
§3.1.2 主要部件的几何结构25-26
§3.1.3 试验床料26-27
§3.2 高速摄像系统27-29
§3.3 实验工况29-30
§3.4 实验参数研究方法30-31
§3.5 本章小结31
参考文献31-32
第四章 循环流化床颗粒团特性研究32-49
§4.1 前言32
§4.2 实验工况及方法介绍32-33
§4.3 实验结果及分析33-47
§4.3.1 颗粒团静态分析33-37
4.3.1.1.颗粒团空间结构33-35
4.3.1.2.颗粒团尺寸35-36
4.3.1.3.颗粒团内部结构36-37
§4.3.2 颗粒团动态分析37-47
4.3.2.1.颗粒团运动特性37-42
4.3.2.2.颗粒团存在时间42-44
4.3.2.3.颗粒团速度分析44-46
4.3.2.4.颗粒团内部颗粒运动特性46-47
§4.4 本章小结47-48
主要符号表48
参考文献48-49
第五章 循环流化床颗粒旋转试验研究49-73
§5.1 前言49
§5.2 研究方法49-56
§5.2.1 颗粒转速双帧频拍摄法49-54
§5.2.2 颗粒直径判别法54-56
§5.3 实验结果与分析56-67
§5.3.1 旋转颗粒的选择及其判别方法56-58
§5.3.2 颗粒转速、粒径和线速度沿截面分布58-62
§5.3.3 颗粒转速的影响因素62-67
§5.4 颗粒受力分析67-70
§5.4.1 理论分析67-68
§5.4.2 实验计算与结果68-70
§5.5 颗粒密集区的研究70
§5.6 本章小结70-71
主要符号表71
参考文献71-73
第六章 循环流化床内颗粒碰撞的初步研究73-84
§6.1 颗粒碰撞概率73-74
§6.2 研究方法74
§6.3 理论基础74-76
§6.3.1 颗粒与壁面碰撞74-76
§6.3.2 颗粒与颗粒碰撞76
§6.4 实验结果及其分析76-82
§6.4.1 颗粒与壁面碰撞76-80
§6.4.2 颗粒与颗粒碰撞80-82
§6.5 本章小结82
主要符号表82-83
参考文献83-84
第七章 全文总结84-86
§7.1 结论84-85
§7.2 研究展望85
§7.3 主要创新点85-86
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京公网安备74号超音速旋流分离器结构设计与流场特性研究--《中国石油大学》2009年硕士论文
超音速旋流分离器结构设计与流场特性研究
【摘要】:
超声速天然气旋流分离器是一项用于天然气处理的新工艺,它将绝热膨胀、低温凝析、旋流分离、减速扩压等处理过程都在一个密闭紧凑的装置内完成,该装置无移动部件,无再生系统,能够有效的降低设备投资投资和运行费用。
本文在国内外原有研究的基础之上,采用先旋流再膨胀的原理设计出一种新型的超音速旋流分离器,这种分离器其旋流发生部件创新性的采用楔形体加旋流叶片的形式,并把旋流器后移至拉法尔喷管的收缩段,能在不影响膨胀制冷的前提下取得更好的旋流效果,大大提高分离器的效率。
在旋流分离器设计中旋流叶片的选择是至关重要的一部分。叶片必须既要提供很好气体旋流作用,又不能对喷管的膨胀过程造成太大的影响。经过FLUNT数值模拟,表明叶形选E186、叶片安装角为40~42o、叶片扭曲角为30o、叶片安装位置为94~96mm、叶片数目为12个,楔形体曲率取1:4时,能保证分离器高效正常的工作。另外,喷管亚声速收缩段按照双三次曲线成比例的缩小设计,喉部设计成一段光滑圆弧,扩张段采用圆弧过渡、直线段加富尔士消波法设计,喷管出口流速均匀性较好,具有较小的能量损失,后部的扩压段设计为锥形扩压器。
文章的最后对新型超音速旋流分离器的流动特性、总压损失、升压比、出口和入口压力范围、流量适应范围等进行了模拟计算,并和国外其他两种设计方法做了比较,模拟表明本文设计的超音速旋流分离器在膨胀和旋流方面都能获得更好的效果。
【关键词】:
【学位授予单位】:中国石油大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2009【分类号】:TE977【目录】:
Abstract5-8
第1章 绪论8-21
1.1 课题背景及其目的、意义8-9
1.2 超声速旋流分离器研究进展9-19
1.2.1 超音速旋流分离技术结构和工作原理9-11
1.2.2 超音速旋流分离器的干燥和露点降性能11
1.2.3 喷管、节流、透平式膨胀机制冷效率比较11-15
1.2.4 低压降Twister 的工作原理15-18
1.2.5 35 超音速分离器18-19
1.3 本文研究内容19-21
第2章 超音速旋流分离器结构设计21-41
2.1 拉伐尔喷管设计21-30
2.1.1 稳定段设计22
2.1.2 收缩段设计22-26
2.1.3 扩张段设计26-30
2.2 扩压器设计30-32
2.2.1 设计扩压管时应考虑的问题31
2.2.2 扩压器的设计方法31-32
2.3 旋流发生器设计32-40
2.3.1 旋流发生器设计设计要求32-33
2.3.2 叶型和叶栅参数33-34
2.3.3 漩流发生器叶片初始参数34-37
2.3.4 旋流叶片最终参数确定37-40
文章小结40-41
第3章 超声速旋流分离器旋流叶片数值模拟41-54
3.1 数值模拟计算模型及参数的确定41-44
3.1.1 可压缩流场描述及简化假设41
3.1.2 数学模型建立41-44
3.2 直叶板的安装角度对旋流分离效果的影响44
3.3 叶片对旋流分离效果的影响44-49
3.4 E186 叶形安装角度对分离效果的影响49-50
3.5 叶片数目对分离效果的影响50-52
3.6 楔形体曲率的影响52-53
文章小结53-54
第4章 超音速旋流分离器结构设计总结及适应性分析54-65
4.1 超音速旋流分离器结构设计54-56
4.2 超音速旋流分离器结构对比分析56-57
4.3 气体在超音速旋流分离器中的流动特性分析57-62
4.3.1 气体在超音速旋流分离器中流动参数的变化57-60
4.3.2 总压损失分析60-61
4.3.3 升压比分析61
4.3.4 喷管膨胀效应分析61-62
4.4 超音速旋流分离器适应性分析62-64
4.4.1 出口、入口压力范围分析62-63
4.4.2 流量适应范围分析63-64
文章小结64-65
主要符号表67-68
参考文献68-70
附录1:叶形效果图70-75
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京公网安备74号喷动床内气固两相流动特性的研究--《哈尔滨工业大学》2008年硕士论文
喷动床内气固两相流动特性的研究
【摘要】:喷动床是工业上应用非常广泛的干燥设备,床内由轴向射流形成有规律的气-固两相流动。随着计算机技术的飞速发展与计算方法的不断改进和完善,数值模拟方法已经成为研究流态化过程的重要手段。
本文采用Euler-Euler双流体模型,应用标准k-ε双方程模型处理气体湍流流动,对喷动床内的气固两相流动过程进行了模拟计算。采用不同的摩擦应力模型考虑喷动床内高颗粒浓度区域内颗粒间的持续接触与摩擦作用。并对典型喷动床的两种主要改进床型,即喷动流化床与带导向管的喷动床的床内流动进行了模拟计算。
计算得到了喷动床内由静床层到形成稳定三区喷动过程的规律,床内最终形成三区流动状态,即高速上升的低颗粒浓度喷射区,低速下降的高颗粒浓度环隙区,及颗粒喷射与下落的喷泉区。计算得出床内颗粒空隙率分布规律与实验数据吻合,并得到了颗粒速度、温度等流动参数。
喷动流化床从倒锥体底部通入流化气体,使该区域内气固接触更为充分,颗粒运动更加激烈。流化气采用底面法线方向入射时作用效果较好。导向管的引入使喷动床内的流动分区更加明显,各区域内颗粒运动更为均匀。气固相间接触主要发生在导向管内,导向管出入口附近也存在着较为剧烈的两相流动。
【关键词】:
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2008【分类号】:TK173【目录】:
摘要4-5Abstract5-8第1章 绪论8-20 1.1 引言8 1.2 喷动床的应用与发展8-15
1.2.1 典型喷动床的结构与喷动现象9-10
1.2.2 气-固喷动床的流动行为10-11
1.2.3 喷动床的主要参数11-13
1.2.4 喷动床与流化床的比较13-15 1.3 喷动床的改进与工业应用15-18
1.3.1 改型喷动床15-17
1.3.2 工业领域内的研究方向17-18 1.4 气-固两相流动的数值模拟方法18-19 1.5 本章小结19-20第2章 气固两相流动模型与数值模拟20-27 2.1 引言20 2.2 研究方法20-21 2.3 气固两相流动的数学模型21-25
2.3.1 连续性方程与动量守恒方程21-22
2.3.2 固体颗粒相计算模型22-24
2.3.3 气固相间作用计算模型24
2.3.4 标准k-ε湍流模型24-25 2.4 边界条件及初始条件25-26 2.5 本章小结26-27第3章 柱锥式喷动床内的气固两相流动27-44 3.1 引言27 3.2 模型结构与网格划分27-28 3.3 模拟计算结果与分析28-42
3.3.1 颗粒间摩擦应力作用的影响33-41
3.3.2 不同密度颗粒的计算结果41
3.3.3 与He 等实验结果的比较41-42 3.4 本章小结42-44第4章 喷动流化床内气固两相流动分析44-55 4.1 引言44 4.2 模型结构与网格划分44-45 4.3 喷动流化床内的纯气相流动45-46 4.4 模拟计算结果与分析46-54
4.4.1 气体流量对床内流动的影响48-51
4.4.2 流化气体入射角度的影响51-53
4.4.3 计算结果与喷动床的对比53-54 4.5 本章小结54-55第5章 带导向管的喷动床内气固两相流动分析55-67 5.1 引言55 5.2 模型结构与网格划分55-56 5.3 模拟计算结果与分析56-66
5.3.1 喷动气体速度的影响60-62
5.3.2 与典型柱锥式喷动床的对比62-66 5.4 本章小结66-67结论67-68参考文献68-72致谢72
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