流化床气液两相流数值模拟研究.pdf

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1、2015年第1期(总第205期)应用能源技术19doi：10．3969／j．issn．1009—3230．2015．01．006流化床气液两相流数值模拟研究齐洪波(黑龙江省节能技术服务中心，哈尔滨150001)摘要：文中利用Fluent软件对流化床反应器内气液两相流进行数值模拟，通过改变进气速度、气泡直径来研究操作参数对流化床反应器内气液两相流速度场和气含率的影响。从模拟结果分析比较可以看出，增大进气速度能够增加液相循环速度和气合率；减小气泡直径能够增加反应器内气含率，但会降低液相循环速度。研究结果对流化床反应器的设计及应用具有一定的参考价值。关

2、键词：流化床，I气液两相流；数值模拟中图分类号：TK229．5文献标志码：B文章编号：1009—3230(2015)01～0019—04ResearchonNumericalSimulationofGas——liquidTwo——phaseFlowinFluidizedBedQIHong—bo(EnergyConservationServiceCentreofHeilongjiangProvince，Harbin150001，China)Abstract：ThispaperusesFLUENTsoftwaretosimulategas—liqui

3、dtwo—phaseflowinfluidizedbedreactor．Thisanalysisisbasedonchangingthevelocitiesofgas，diametersoftheairbubble．Basedontheanalysisandcomparison，itcanbegottenthatincreasingthevelocityofgascanaddthecircularvelocityofliquidandholdupofgas．Theholdupofgasisincreasedbyminishingairbubble

4、diameterinthereactor，butthecircularvelocityofliquidisreduced．Theresearchhassomereferencevalueforthedesignandoperationofthefluidizedbedreactor．Keywords：Fluidizedbed；Gas—liquidtwo—phaseflow；Numericalsimulation0引言学者已致力于数值模拟方法的研究。目前，流化床反应器的研究进展大体有两种文中对三维流化床反应器中气液两相流进行趋势：一种为实际应用，研

5、究者根据实际的工业背数值模拟，通过改变进气速度、气泡直径来分析操景，通过经验确定流动参数；另一种为基础性研作参数对反应器内液相速度分布和气含率分布的究，对床内的流场、气泡行为等流动细节进行研影响，研究结果对流化床反应器的设计及应用具究，研究方法有实验研究和数值模拟两类。其中有一定的参考价值。实验研究是获得反应器内流动、传质、传热及反应1计算模型行为最直接的方法。近年来，人们逐渐意识到数目前，由于DNS与大涡模拟方法在实际工程值模拟方法对研究流化床的优越性，越来越多的中应用较少，而Reynolds平均法的k一8模型被广泛用于模拟各种工程实际问题，所

6、以现对标准k收稿日期：2014—11一l1修订日期：2014—12—25作者简介：齐洪波(1983一)，女，工程师，2008年毕业于哈一双方程模型、修正的k—模型和雷诺应力模尔滨工业大学，研究生学历，主要从事能源技术研究工作。型进行比较。20应用能源技术2015年第1期(总第205期)1．1标准k一双方程模型迹的计算是独立的，它们被安排在流相计算的间Spalding和Launder[39]在1972年提出的标隙完成。在欧拉一欧拉方法中，不同的相被处理准k一占双方程模型是最为常用的模式。它基于成相互贯穿的连续介质，引入相体积率的概念，各以下几个假设

7、：①湍流应力直接正比于平均应变相的体积率之和等于1。本文所要模拟的两相流速率；②涡粘度用两个参数表示，且这两个参数表动属于流体一流体混合物，而且其中的一相所占示湍流的特征长度；③湍流应力与应变速度为线的体积无法再被其他相占有，所以选用欧拉一欧性关系，并把涡粘度当作流动的标量特性。多年拉数值计算的方法处理。来国际上的广泛应用证明了此模式对不同的湍流在数值模拟计算中，共有三种欧拉一欧拉多流场，都具有尚可接受的准确性，并具有简单和快相流模型，分别为流体体积模型(VOF)，混合物速等优点。模型以及欧拉模型。VOF模型可以得到一种或1．2修正的k一双方程模

8、型多种互不相融流体间的交界面，应用于分层流、自一般认为对强旋及浮力流、可压流或带有弯由流动等；混合物模型通过相对速度来描述离散曲壁面的流