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粗糙颗粒动理学及稠密气固两相流动的数值模拟
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:力学学报
  • 时间:2012.5.5
  • 页码:278-286
  • 分类:O359[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51076040,51176042).
  • 相关项目:稠密气固两相流动与反应耦合机理及反应性颗粒动理学研究
中文摘要:

考虑颗粒碰撞过程中摩擦作用,给出了粗糙颗粒碰撞动力学.引入颗粒相拟总温来表征颗粒平动和转动脉动能量的特征.基于气体分子运动论,建立颗粒碰撞中平动和旋转共同作用的粗糙颗粒动理学,给出了颗粒相压力和黏度等输运参数计算模型.运用基于颗粒动理学的欧拉~欧拉气固两相流模型,数值模拟了流化床内气体颗粒两相流动特性,分析了颗粒旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响.模拟得到的流化床内径向颗粒浓度和提升管内颗粒轴向速度与他人实验结果相吻合.模拟结果表明随着颗粒浓度的增加,颗粒相压力和能量耗散逐渐增加,而颗粒拟总温先增加后下降随着颗粒粗糙度系数的增加,床内平均颗粒相拟总温和能量耗散增加,表明颗粒旋转产生的摩擦将导致颗粒旋转脉动能量的改变,影响床内气体一颗粒两相宏观流动特性.

英文摘要:

The collisional motion of rough particles is analyzed in consideration of translational and rotational motions of particles. The particle average fluctuation kinetic energy is introduced to measure the fluctuating translational and rotational energies of particles. Kinetic theory of rough spheres is proposed on the basis of the kinetic Boltzmann-Enskog equation. The models for solids pressure and viscosity of particles are derived by the Chapman-Enskog method for gas kinetic theory. Flow behavior of particles is simulated using a gas-solid two-fluid model by taking into the effect of particle rotational motion on the interphase energy exchange and dissipations account. Simulated solids concentrations in a bubbling fluidized bed and axiM velocity of particles in a riser are in agreement with experimental data published in literature. While the fluctuation kinetic energy increases, reaches maxima, and then decreases as the concentration of particles is increased. With the increase of tangential restitution coefficient, the particle fluctuation kinetic energy and energy dissipation is increased. These indicate that the frictions caused by the particle rotation alter fluctuating energy of particles, which influences the flow behavior of particles in bubbling fluidized beds.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332