非均匀气固两相流的连续介质模拟——EMMS亚格子模型
文献类型：学位论文
| 作者 | 王军武
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| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-12-23 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 李静海 |
| 关键词 | 介观结构 亚格子模型 能量最小多尺度模型 双流体模型 曳力系数 |
| 其他题名 | Eulerian simulation of heterogeneous gas-solid flows: EMMS-based sub-grid scale model |
| 学位专业 | 化学工程 |
| 中文摘要 | 循环流化床在化工、能源和冶金等领域中有广泛的应用。近年来，能量最小多尺度（EMMS）模型和双流体模型的耦合已经为循环流化床内流动行为的模拟提供了一种比较有效的方法。然而，由于受到所用团聚物直径关联式的限制，现有的方法只能模拟Geldart A类颗粒在循环流化床内的流体力学行为。为了拓展这种耦合方法的应用，本论文运用随机几何中的双尺度随机泊松过程，从附加质量力的角度提出了隐式的团聚物直径表达式，避免了前述问题。然后与双流体模型耦合，模拟了Geldart A类和Geldart B类颗粒在提升管内以及Geldart A类颗粒在湍动流化床中的动态流动。 论文第一章指出在用双流体模型模拟非均匀气－固两相流时，必须要建立亚格子模型来考虑介观结构对本构关系的影响，并且总结了亚格子模型的研究进展。第二章用双尺度随机泊松过程和液体状态理论对提升管内固相体积分率的涨落特性进行了理论分析，并用得到的固相体积分率涨落的标准偏差改进了EMMS模型中对团聚物直径的处理，运用改进后的EMMS模型预测了当量团聚物直径和相间曳力系数随网格内平均固相体积分率的变化，表明由此获得的曳力系数远远小于颗粒均匀分布时的曳力系数，与前人的实验结果相符。 第三章将改进后的EMMS模型与双流体模型耦合模拟了Geldart B类颗粒在提升管内的流态化行为，从固体颗粒循环量、固相体积分率的轴向和径向分布等方面比较了这种方法与常规方法在模拟结果上的差异，并与实验数据对比，指出这种耦合能为模拟提升管内的流动提供更好的方法。然后，从一维滑移速度、径向非均匀结构指数、局部固相体积分率涨落的标准偏差和间歇因子等方面分析了提升管内的轴向、径向和局部非均匀特性。第四章用相同的方法模拟了Geldart A类颗粒在半工业化提升管内的流态化行为，将模拟得到的固体颗粒循环量、固相体积分率的轴向和径向分布和固体颗粒的径向速度分布与实验数据相比较，说明了本方法模拟Geldart A类颗粒的可行性。第五章运用该方法模拟了大型湍动流化床内的流体力学行为，进一步说明本方法可以让固体颗粒循环量等于零，从而拓展到密相流化床的模拟。第六章对本文进行了总结并展望了基于EMMS模型的亚格子模型未来可能的研究方向。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 117 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1019]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王军武. 非均匀气固两相流的连续介质模拟——EMMS亚格子模型[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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