气固两相流

摘要： 采用计算流体力学(CFD)方法对空间组合弯头内气固两相流动及磨损特性进行了数值模拟,研究了气流速度、颗粒直径、颗粒浓度和弯头间连接长度对壁面磨损率的影响。结果表明:空间组合弯头壁面磨损最严重位置在第1个弯头外侧,磨损严重区域自中心向周围过渡;气流发生空间转向,固体颗粒由于惯性会撞击在第2个弯头的侧壁面,导致第2个弯头壁面磨损率呈不对称分布,靠近管道入口的一侧,壁面磨损较小;空间组合弯头最大磨损率随气流速度的增大呈指数提高,随着颗粒浓度的增大而线性增大;随颗粒斯托克斯数St的增大,第1个弯头的最大磨损率先提高后变化趋于平缓,第2个弯头的最大磨损率先提高后降低。

摘要： 伴随环保意识在社会各行业的普及,露天矿山粉尘污染问题进入大众视野。穿孔环节作为露天矿山生产的首要环节,粉尘污染问题较严重。为了改善穿孔环节粉尘超标现状,以安家岭露天矿岩石穿孔作业环节为研究背景,利用计算流体力学仿真模拟Fluent软件,依据气-固两相流理论,运用欧拉-拉格朗日研究方法和DPM模型对牙轮钻机粉尘运移规律进行模拟;现场实验时,在钻机下风向呼吸带平面高度设置粉尘浓度监测点,与仿真结果对比。结果表明:牙轮钻机开始作业后,沿采场下风向距离和高度增加设置的各监测面粉尘质量浓度随时间首先快速升到一个最大值,之后稳定在一定浓度区间内上下浮动;粉尘质量浓度沿下风向随距离增加呈现先急剧上升到最大值,接着快速下降,最后缓慢下降的规律。最后,依据本研究结果提出减小穿孔环节粉尘扩散范围的建议。

摘要： 为改善煤矿掘进工作面产尘量高、煤尘浓度大、作业环境恶劣等问题,根据气固两相流理论,基于Fluent数值仿真软件,建立掘进巷道几何模型,并选用标准k-epsilon湍流模型以及离散相模型(DPM),对压入式通风掘进巷道在不同风筒出风口风速及风筒位置下的空气流场和粉尘悬浮运移规律进行数值模拟研究。结果表明:随着风速的增大,风流速度主要集中于压风筒下侧及其对角处,并在x=3 m处逐渐形成涡流区域;粉尘悬浮时间减短,巷帮及巷道顶底板捕捉粉尘量增大,巷道出口排尘速率及排尘量增大;随着风筒与工作面距离增大,粉尘扩散严重,悬浮时间增长,轨迹紊乱程度增加,巷道出口排尘量减小,影响了通风除尘效率。

摘要： 为了探究结构参数对偏心异径管的冲蚀影响规律,采用均匀设计结合数值计算的方法研究了入口管径、管径比、过渡段倾角与偏心异径管最大冲蚀速率的关系,并根据数值计算结果对经验公式进行拟合。依据单因素数值计算对拟合公式进行检验,分析了结构参数对最大冲蚀速率的影响,并利用经验公式绘制二维等高线云图,分析了结构参数间的交互作用规律。结果表明:最大冲蚀速率与入口管径呈负相关,与管径比呈负相关,与过渡段倾角呈正相关,且冲蚀区域主要集中在过渡段管壁处,最大冲蚀速率出现在变径段入口附近区域,结构参数对最大冲蚀速率存在协同作用影响。

摘要： 针对常规直角弯头容易产生冲蚀失效的问题,设计了一种带有缓冲腔的新型直角弯头。运用Fluent软件对比分析常规直角弯头和新型直角弯头两种弯头的内部流场和冲蚀情况,结果显示新型直角弯头相较于常规直角弯头具有更好的耐冲蚀性能。在相同工况下,新型直角弯头冲蚀区域面积大大减少,同时降低了最大冲蚀率。新型直角弯头的结构便于在冲蚀较严重的倒角处喷涂耐磨涂层,提高圆角处的耐冲蚀性能,从而进一步延长弯头整体的使用寿命。

摘要： 重力风选是机制砂干法制砂的关键技术,为解决机制砂风选精度低、成品砂级配水平不高的问题,使用数值模拟的方法,借助基于CPFD方法的Barracuda VR软件,模拟了风选设备中风速变化下机制砂的风选过程,分析了风速变化对气流场、颗粒运动与风选效果的影响,并结合物理试验,对模拟结果进行了验证。结果表明:入风口风速改变对0~0.6 mm细砂会产生较大的影响,而粒径1.18~4.75 mm粗砂受风速的影响较小;当v=16 m/s时,有较好的机制砂气流分级效果,该风选设备对于机制砂气流分级效果仍有待优化。

摘要： 为探明悬浮磁化焙烧主炉内气相温度场分布、颗粒流动特性以及颗粒升温速率等信息,基于CFD理论,对悬浮磁化焙烧主炉内稀相气固流动以及传热进行三维数值模拟计算。文中气相计算采用欧拉方法,固相计算采用Discrete Phase Model(DPM),并考虑气固两相之间的相互作用。结果表明,悬浮磁化焙烧主炉温度在径向呈现炉心温度高、近壁温度低的分布特征,在轴向逐渐趋于均匀。矿石颗粒进入主炉后,在气流的拖曳作用下迅速上升,1.0 s时颗粒可到达主炉顶部,1.2 s时颗粒在顶部弯管处出现逃逸现象;颗粒进入主炉后,自身温度迅速上升达到峰值。由于颗粒相和气相不断进行热量交换,在主炉上部低温区域,颗粒温度有所降低。颗粒在主炉内停留时间呈现“早出峰、长拖尾”的分布特征,其中95%以上的颗粒在1.2~3.6 s内完成逃逸。

摘要： 为研究满足BMRC曲线的呼吸尘采样器,提高呼吸尘采样的准确性,基于虚拟冲击原理,针对隔离主流和弱流通道壁面的形状,提出1种基于虚拟冲击原理的呼吸尘采样器的改进结构,并对不同模型进行模拟仿真实验,利用Ansys Fluent气-固2相流模拟采样器中的流场,对呼吸性粉尘颗粒在流场内的运动轨迹进行跟踪,对仿真得到的呼吸尘分离效能与BMRC曲线的标准进行对比。结果表明:相比采样器原型和主弱流壁面形状为“凹型”,虚拟冲击式呼吸尘采样器主弱流壁面形状为“凸型”时对呼吸尘采样的效果更好,同时分离效能与BMRC曲线的标准差为δ=2.65%,满足偏差小于等于5%的要求。研究结果可为呼吸尘采样器的优化设计提供参考。

摘要： 针对掘进面粉尘污染问题,结合气固两相流理论,以葫芦素煤矿为研究对象,运用CFD仿真软件建立压入式通风模型,对其风筒布置高度以及压入风筒距掘进面距离进行仿真研究,分析不同风筒布置下的除尘效果,得出了不同情况下风速在巷道内的分布情况以及粉尘运移规律。结果表明:当风筒布置高度为2.5m,压入风筒出风口距离掘进面8 m时,巷道内的粉尘排出速度较快,达到最优的除尘布置,通风排尘效果最为理想。

摘要： 基于欧拉-拉格朗日、离散单元法理论,利用EDEM-FLUENT耦合方法,考虑了气相对颗粒的相互作用,以及颗粒与颗粒之间的碰撞,对滚筒冷渣机六棱形冷渣管料床中灰渣颗粒轴向扩散进行了数值模拟分析,得出了灰渣颗粒在填充度25%,颗粒滚落状态下的动态休止角为29°,安装倾斜角3°工况下,轴向扩散运动随滚筒转速(5~10 r/min)、颗粒粒径(1.5~3.5 mm)的变化规律。实验结果表明:当粒径一定时,轴向扩散系数随着滚筒转速的增大而增大,相比5 r/min转速,10 r/min转速下颗粒轴向扩散系数增大了23.6%;当滚筒转速一定时,轴向扩散系数随着粒径的增大而增大。粒径从1.5 mm增加到3 mm及3.5 mm时,轴向扩散系数分别增大了2倍和6.06倍。轴向扩散系数越大,颗粒轴向运动就越剧烈,滚筒出力越强,炉渣处理效率越高。

摘要： 流化床是化工过程的核心反应器之一.直接数值模拟、CFD-DEM模型和连续模型等计算机模拟方法广泛用于研究气固两相流在不同时空尺度上的流动特性,特别是近十几年来,通过底层模型模拟关联得到上层模型所需本构关系的关联型多尺度方法是当前的研究热点,但是关联型多尺度方法单向、离线耦合的特性无法充分考虑气固两相流双向动态耦合的物理本质.为此本研究出动态多尺度方法,实现不同模型之间的实时双向动态耦合.

摘要： 本文对平板型的喷动床进行数值模拟，采用欧拉一欧拉双流体模型，颗粒动力学方法模拟颗粒相流动和k-8双方程模型模拟气相湍流流动。由于本文研究对象属于稠密气固两相流范畴，需要考虑气固相间耦合作用，建立喷动床稠密气—固两相模拟方程和本构关系，在用Gambit进行网格划分后，利用Fluent软件对床体内气固两相流进行数值模拟。得到的结论有以下几部分：rn 得出效果较好的浓度云图，清晰直观的反映出从t=0时刻到稳定流动时这段时间内喷动床浓度的变化过程，达到稳定阶段喷动床形成稳定的环核结构，从模拟云图可以明显看到喷动区、环隙区和喷泉区。模拟结果表明喷动总体呈现中心喷动区浓度低，喷泉区、环隙区浓度高的特点。rn 揭示出喷动气速、初始床高、弹性恢复系数对固体颗粒浓度、速度的影响程度。rn 双组分颗粒在喷动床中也是遵循这喷动区，喷泉区，环隙区的流动规律，喷动床内双组分颗粒流动特性与单组份颗粒流动特性类似，可以把双组分颗粒的流动特性拓展到多组分颗粒上去。

摘要： 通过对脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟的研究,采用欧拉-拉格朗日模型和计算流体力学软件Fluent对脉冲-旋流气流干燥机内部的气固两相流场进行了三维模拟,揭示脉冲-旋流气流干燥木质纤维的机理和传热传质特性.结果表明,加载物料后的气流速度变化明显,并且物料与气流速度有2m/s左右的速度差,有利于传热传质进行.气流速度越大,物料停留时间越短,进料速度的增加在旋流干燥器底部形成一个回流区,易造成物料的返流,并增加了物料在干燥机停留时间.通过对计算出的温度、速度、时间的曲线与实测值进行对比,二者最大相对误差小于10％,验证了fluent气-固两相流模拟方法建立的脉冲-旋流气流干燥过程的数学模型是有效的.

摘要： 催化裂化装置上旋风分离器料腿时有发生断裂的事故,但对断裂的原因分析有着不同的看法.本文基于气固两相流诱导振动的观点对此进行了分析.料腿内不稳定的颗粒下料形成压力脉动,进而形成诱发料腿振动的激振力,振动产生的交变应力导致了料腿金属材料疲劳断裂.最后提出了避免料腿发生断裂故障的技术措施.

摘要： 根据计算流体力学的原理和方法,研究E型旋风分离器内部三维速度场,并与实验结果进行分析比较,变化趋势一致,切向速度在分离过程中起主导作用.同时,采用相间耦合的随机轨道模型对颗粒运动轨迹进行模拟,切割粒径d50模拟值约为1.83μm,颗粒粒径越大,分离效率越高.

摘要： 针对喷动床内环隙区颗粒缺少横/径向运动的流体力学特点,将纵向涡流发生器及纵向涡流效应引入喷动床,并采用粒子图像测速技术探究了在内径为152mm的喷动床内不同静床层高度处扰流元件排数为单排、双排和三排小球时床内的颗粒相运动规律.研究结果表明,纵向涡发生器在扰流元件上方横截面内颗粒相运动出现大量二次涡流,相比较于无纵向涡流扰流件情况,喷动床内的颗粒径向速度得到了显著增加,表明纵向涡发生器能够增强颗粒相在喷射区及环隙区的径向运动能力.整体而言,双排纵向涡流发生器的颗粒径向速度强化效果最佳,随着静床层高度的增加,多排纵向涡发生器对喷射区颗粒径向速度影响逐渐增大,而对环隙区颗粒径向速度影响逐渐减小.

摘要： 近年来,能量最小多尺度(EMMS)方法成为流化床研究的热点,其中Shi等提出了基于鼓泡的能量最小多尺度(Bubble-EMMS)模型.准确描述EMMS模型中的不均匀指数(Hd)是发展和完善Bubble-EMMS模型的一个重要方面.对Geldart B类颗粒,本文提出了不均匀指数(Hd)关于颗粒雷诺数(Rep)、阿基米德数(Ar)和当地平均孔隙率(εb)的数学模型.在计算网格层次,采用该模型与欧拉-欧拉双流体方法耦合,在不同流化数(U/Umf)下,对Geldart B类颗粒二维鼓泡床内气固两相流动特性进行数值模拟研究,并与均匀曳力模型的计算结果相对比.结果表明,该模型可以较好地预测出鼓泡床内气泡等不均匀流动结构以及气泡的动力学特性、压降分布和不同位置的孔隙率分布,验证了该模型对鼓泡床Geldart B类颗粒数值模拟的适用性.

摘要： 烟气轮机叶顶间隙对流道内的流动有很大影响.采用标准k-ε湍流模型和DPM多相流模型以及自定义的临界速度粘附模型,对烟气轮机内气固两相运动规律和催化剂颗粒在叶片上沉积进行研究.研究表明:静叶间隙流的压能、热能转化为动能的转化率比主流小;因为压力差的存在,叶顶隙处会产生从压力侧到吸入侧的间隙流;静叶间隙流周向速度与主流相反,在靠近吸力面和压力面处出现旋涡;动叶叶顶、叶尖以及压力面后半段是颗粒浓度和颗粒沉积量大的区域;动叶机壳的前半段以及动叶叶顶的前2/3处颗粒沉积量比较大.

摘要： 烟气轮机叶顶间隙对流道内的流动有很大影响.采用标准k-ε湍流模型和DPM多相流模型以及自定义的临界速度粘附模型,对烟气轮机内气固两相运动规律和催化剂颗粒在叶片上沉积进行研究.研究表明:静叶间隙流的压能、热能转化为动能的转化率比主流小;因为压力差的存在,叶顶隙处会产生从压力侧到吸入侧的间隙流;静叶间隙流周向速度与主流相反,在靠近吸力面和压力面处出现旋涡;动叶叶顶、叶尖以及压力面后半段是颗粒浓度和颗粒沉积量大的区域;动叶机壳的前半段以及动叶叶顶的前2/3处颗粒沉积量比较大.

摘要： 烟气轮机叶顶间隙对流道内的流动有很大影响.采用标准k-ε湍流模型和DPM多相流模型以及自定义的临界速度粘附模型,对烟气轮机内气固两相运动规律和催化剂颗粒在叶片上沉积进行研究.研究表明:静叶间隙流的压能、热能转化为动能的转化率比主流小;因为压力差的存在,叶顶隙处会产生从压力侧到吸入侧的间隙流;静叶间隙流周向速度与主流相反,在靠近吸力面和压力面处出现旋涡;动叶叶顶、叶尖以及压力面后半段是颗粒浓度和颗粒沉积量大的区域;动叶机壳的前半段以及动叶叶顶的前2/3处颗粒沉积量比较大.

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)、分配腔筒体(6)、转动轴(10)。混合管内沿轴向设有螺旋板(3)，混合管的入口附近设有节流孔板(2)、出口附近设有分布板(5)，分配腔筒体的入口附近设有支架(7)。分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，转动轴的外表面上设有转动隔板(9)。端板(13)上设有第一分配腔出口管(11)和第二分配腔出口管(12)，第一分配腔出口管与第一分配腔相通，第二分配腔出口管与第二分配腔相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明提供一种板翅式换热器气液两相流均布装置，所述板翅式换热器内部顺着流体流动的方向，从下至上依次包括翅片流道Ⅰ区、液体分配封条、翅片流道Ⅱ区、气体分配封条、翅片流道Ⅲ区；所述翅片流道Ⅰ区、翅片流道Ⅱ区、翅片流道Ⅲ区为内部设有换热翅片的流道，所述液体分配封条的长度、气体分配封条的长度和换热器的宽度一致；本发明还涉及一种气液两相流在板翅式换热器内部混合的方法；本发明装置及混合方法在换热器中部汇入气液两相流时，可改善两相流流体分配的均匀性，减少气液两相流体在板翅式换热器中的进出口数量，减少再分配两相流体的流量，降低流体阻力，在保证换热器面积时缩短换热器的长度。

摘要： 本发明涉及用于水平井气液两相管流机理研究的模拟装置及方法，该装置主要由气源、玻璃管、气液分离器、气体流量计、液体流量计组成，所述玻璃管入口端连有气源，出口端连有气液分离器，所述玻璃管与气源之间有调压阀，调压阀连有压力表，所述气液分离器分别连有气体流量计和液体流量计，所述玻璃管同时包含水平管段、弯管段及垂直管段，水平管段与垂直管段夹角为α，α介于30°～150°之间。该装置原理可靠，操作方便，对研究水平井气液两相管流机理，提供了极大便利，使用该装置仿真水平井气液两相管流的方法，可定性认识不同井轨迹、积液量及气产量条件下的气液两相管流特征，为存在产液潜力的水平井的生产提供指导性意见。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)、分配腔筒体(6)、转动轴(10)。混合管内沿轴向设有螺旋板(3)，混合管的入口附近设有节流孔板(2)、出口附近设有分布板(5)，分配腔筒体的入口附近设有支架(7)。分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，转动轴的外表面上设有转动隔板(9)。端板(13)上设有第一分配腔出口管(11)和第二分配腔出口管(12)，第一分配腔出口管与第一分配腔相通，第二分配腔出口管与第二分配腔相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)，混合管内设有螺旋板(3)和节流孔板(2)。混合管的出口与开孔筒体(7)的内腔相通，开孔筒体设于分配腔筒体(6)的内腔中。转动板(10)上设有转动轴(15)，分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，开孔筒体(7)的外表面上设有转动隔板(9)。第一分配腔出口管(11)与第一分配腔(16)相通，第二分配腔出口管(12)与第二分配腔(17)相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明提供一种板翅式换热器气液两相流均布装置，所述板翅式换热器内部顺着流体流动的方向，从下至上依次包括翅片流道Ⅰ区、液体分配封条、翅片流道Ⅱ区、气体分配封条、翅片流道Ⅲ区；所述翅片流道Ⅰ区、翅片流道Ⅱ区、翅片流道Ⅲ区为内部设有换热翅片的流道，所述液体分配封条的长度、气体分配封条的长度和换热器的宽度一致；本发明还涉及一种气液两相流在板翅式换热器内部混合的方法；本发明装置及混合方法在换热器中部汇入气液两相流时，可改善两相流流体分配的均匀性，减少气液两相流体在板翅式换热器中的进出口数量，减少再分配两相流体的流量，降低流体阻力，在保证换热器面积时缩短换热器的长度。

摘要： 本实用新型公开了一种用于在线测量气液两相流的气液两相流含气率测量系统，包括：至少一对探针，所述至少一对探针在使用时与气液两相流接触；和阻抗测量单元，所述阻抗测量单元与所述至少一对探针电连接；所述至少一对探针中的每个探针包括尖端以外的部分附着有绝缘膜的导电本体。通过所述气液两相流含气率测量系统，能够实时测量气液两相流中的气泡大小、分布以及局部空泡份额。

摘要： 气液两相流重力热机、废水处理发电一体化气液两相流重力热机，包括液压马达及与液压马达连接的发电机，所述液压马达进液口的冷侧管道内和出液口的热侧管道内分别为能够形成压差的液态流体和气液两相流体，液态流体和气液两相流体具有不同密度。热侧管道连接气液分离器，热侧管道内的气液两相流体通过气液分离器分离后，液体进入冷侧管道内作为液态流体，液态流体通过液压马达后加热形成气液两相流体，形成流体循环。

摘要： 本实用新型公开了一种气液固三相或液固两相径向流反应器，包括外壳、内件，外壳与内件间形成环隙；内件包括同轴的主进口分布器和主出口分布器，在主出口分布器底端和顶端分别设有辅进口分布器、辅出口分布器；主进口分布器包括多孔分布管，多孔分布管位于辅进口分布器和辅出口分布器间的管壁设有分布小孔，在多孔分布管外套设有多孔二次分布管，多孔二次分布管与多孔分布管间留有环隙，在多孔二次分布管外设有通流网，在通流网外侧设有第一丝网；主出口分布器为由催化剂筒体、第二丝网和多孔分布筒构成的桶状结构；在主出口分布器底端设置有封头，在主出口分布器顶端设置有筒壁开孔的导流筒。径向流反应器流体分布效果好，通流截面积大，阻力低。

摘要： 本发明一种基于微波谐振腔传感器的固相浓度测量系统，包括用于产生微波扫频信号及对电磁波进行测试的微波测量模块和微波谐振腔传感器；所述微波谐振腔传感器包括包裹在有气固两相流流过的测试管道外部的微波谐振腔及用于对所述微波测量模块产生微波扫频信号馈电至所述微波谐振腔的第一环状天线；所述第一环状天线同时将所述微波谐振腔内反射回来的微波信号传送给所述微波测量模块，所述微波测量模块对输出电磁波进行测试，得到扫频范围内的S11参数。本发明的测量系统基于微波法，具有灵敏度高，检测场均匀，响应速度快，性能稳定，无放射性等一系列优点；本发明为非接触式测量，防止了固相对传感器的磨损及传感器对流场的干扰。