【摘 要】
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本文针对气固流化床中流化过程的特点,结合目前的研究方法,研究了流化床内颗粒与气泡的行为。气固流化床中气泡的上升是周期性的,并且上升时气泡的移动总是无规律的,这就导致气泡对颗粒的作用是不同的。因为不同粒径的颗粒之间的作用尚未明确,且颗粒的粒径分布也会对气泡的体积产生影响。所以深入研究颗粒的运动和气泡行为之间的关系,对实际工业中气固流化床的发展具有重要的意义。实验部分基于PIV测试系统搭建了可视化实验
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本文针对气固流化床中流化过程的特点,结合目前的研究方法,研究了流化床内颗粒与气泡的行为。气固流化床中气泡的上升是周期性的,并且上升时气泡的移动总是无规律的,这就导致气泡对颗粒的作用是不同的。因为不同粒径的颗粒之间的作用尚未明确,且颗粒的粒径分布也会对气泡的体积产生影响。所以深入研究颗粒的运动和气泡行为之间的关系,对实际工业中气固流化床的发展具有重要的意义。实验部分基于PIV测试系统搭建了可视化实验平台,利用PIV可以捕获流场的优势,来研究流化床内颗粒的运动。在Euler-Lagrangian框架下,选用可以计算数值模拟中单个颗粒运动的CFD-DEM方法对流化床进行计算。本文的主要研究内容如下:（1）气固流化床中的两相运动为非定常状态,其中气泡和颗粒的运动规律的总结仍不完善,所以本研究中根据CFD-DEM方法可以捕获单个颗粒运动的特性,并结合PIV能够捕获颗粒流动的优势,从微观颗粒的角度,分析了流化床内气泡行为的特点。研究发现了气泡破碎和颗粒回流所引起的颗粒流动会导致气体阻力较小,影响到了气体的流动。改变进气的速度,3 Umf和2.5 Umf之间拥有着单个气泡和多个气泡之间的过渡速度。在2.5 Umf条件下,气泡面积是随着时间增大而减小的,当气泡的面积减小到气泡最大面积的47%左右,气泡的面积又会增加。（2）流化床内颗粒间的作用会对气泡的行为产生非常重要的影响,并且不同粒径颗粒之间的作用尚未明确,所以本研究中分别设置了大小颗粒质量比为9:1,1:1,1:9的对照组,使用CFD-DEM模拟与PIV实验相结合的方法来研究颗粒粒径对流动结构的影响。发现大颗粒的存在会使流化过程稳定,气泡形状变化出现一个波动的趋势。大颗粒的比例上升使得整体的颗粒速度是不断变小的,减弱了颗粒之间的作用力,但是却让颗粒更加容易流动。最后将第三种小颗粒加入到了1:1的对照组中,发现小颗粒减弱了颗粒之间难以混合的现象。本研究对气固流化床中的颗粒与气泡进行了研究,这对流化床中颗粒与气泡的行为研究具有较大的指导作用,并且为工业气固流化床中颗粒的研究提供了一定的参考。
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