用FLUENT模擬水平管和傾斜管中懸浮氣力輸送過程.pdf

1、氣力輸送是指一種以氣體作為輸送動力，在管道中輸送干燥的粉粒狀固體物料的方法。在礦山、冶金、機械工業(yè)、石油化工、建材、食品、電力、農業(yè)、輕工業(yè)、制藥等行業(yè)具有廣泛的應用，對工業(yè)生產具有重要的現(xiàn)實意義。氣力輸送可以分為稀相懸浮輸送和密相輸送。 傳統(tǒng)研究氣力輸送的方法包括實驗和理論方法。實驗方法，由于受測試手段和測試條件的限制，多數(shù)工作還僅限于對宏觀流體力學特性的觀察和測定。理論方法，依賴經驗或半經驗的認識，預測能力有限，同時不能給出

2、詳細的流場信息。隨著計算流體力學的發(fā)展，利用計算機進行數(shù)值模擬體現(xiàn)了獨特的優(yōu)勢，它能夠實現(xiàn)在較短時間內對各種不同的設計方案進行選擇，然后根據(jù)這些信息來調整各種參數(shù)，進而指導生產實踐。 本文考慮了顆粒之間以及顆粒和壁面之間的碰撞，建立了顆粒動力學雙流體模型，該模型可以通過顆粒壓力和顆粒粘性來考慮顆粒間相互作用，因而對很多復雜的流動現(xiàn)象給出合理的模型描述。采用大型商用軟件包FLUENT作為計算手段，對計算區(qū)域進行離散化，并進行數(shù)值求

3、解。 由于在水平管道和傾斜管道氣力輸送過程中，重力方向和流動方向垂直或具有一定的角度，所以流動非常復雜。前人對此氣力輸送過程多為實驗研究，數(shù)值模擬研究很少。本文對水平和傾斜輸送管道內顆粒的懸浮氣力輸送過程進行數(shù)值模擬。 通過將數(shù)值模擬結果和文獻中實驗結果相對比，說明本文所建立的模型具有一定的適用性，結果預報基本上是可行的。 分析了一些重要參數(shù)對懸浮氣力輸送過程的影響，包括輸送氣速、顆粒密度、顆粒直徑、顆粒的質量通

4、量、顆粒之間的碰撞恢復系數(shù)、顆粒與壁面碰撞恢復系數(shù)、鏡面反射因子、輸送管道管徑和管道的傾斜角度。分析了各個因素對顆粒體積分數(shù)分布的兩種形式(Ⅰ型：濃度最大值在管中心附近，Ⅱ型：濃度最大值在管底。)的影響。得出了以下結論： (1)對壓降的影響：在其它條件相同的情況下，輸送氣速越大，顆粒密度越小，顆粒直徑越小，顆粒的質量通量越大，鏡面反射因子越大，壓降越大。對傾斜管道：當鏡面反射因子較小時，壓降隨著管道的傾斜角度增加而增大；當鏡面反

5、射因子較大時，壓降隨著管道的傾斜角度的增加先增大后減小。 (2)對氣體速度分布的影響：在其它條件相同的情況下，輸送氣速越小，顆粒密度越大，顆粒直徑越大，顆粒的質量通量越大，鏡面反射因子越小，管道的傾斜角度越小，氣體速度分布的非對稱性越強。 (3)對顆粒速度分布的影響：在其它條件相同的情況下，輸送氣速越大，顆粒密度越小，顆粒直徑越小，輸送管道直徑越大，管道的傾斜角度越小，鏡面反射因子越小，顆粒速度越大。 (4)對顆