振动流化床内部流动和传热特性数值模拟

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1、硕士学位论文振动流化床内部流动和传热特性数值模拟NumericalonFlowpropertiesofHeatTransferinVibratedFluidizedBed作者姓名：壶注学号：21007116指导教师：夏良志副教授完成日期：2013．06大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的

2、贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：篮边盈＆矗煎叠衄堡塑出!隆叛燃作者签名：鹚日期：竺!i年—￡月—堕日大连理工大学硕士学位论文摘要振动流化床已广泛应用于制糖，化工，食品，医药等工业领域。振动流化床是一种改型流化床，将指定要求的振动源施加于普通气固流化床上，从而改善床层流化质量，消除流化过程中混合不均匀、沟流等现象。随着科技的发展，计算流体力学方法(CFD)在数值模拟稠密气固两相流动中广泛应用，模拟结果可以较好的重现颗粒的实际流动特性。本文以GeldartB和D类粗颗粒二维振动流化床为研究对象，以双流体模型和颗粒动力学模型为基础，并

3、采用C语言，自行编写振动网格和传热模型的UDF程序，对床层流场及颗粒对流传热进行数值模拟。讨论了不同参数对振动流化床流动和传热特性的影响。在流动方面，对于单喷嘴流化床，分析了气泡的生成、长大和破裂的周期过程。发现振动虽然可以抑制气泡的生成，但是同时加快了气泡合并的频率。对于均匀进气流化床，研究振幅和振动频率对颗粒浓度、床层压降等的影响。数值模拟发现：振动作用使床层底部形成低颗粒浓度区域，振动沟壑的出现会产生大气泡；受振动影响，颗粒浓度沿轴向方向分为近布风板稀相、床中部密相和床层表面稀相过渡三个区域。这里受振动作用影响最大的是近布风板区域，该区域空隙率的变化频率等于布风板的振动频率；随着振动参数

4、的增大，颗粒浓度、颗粒速度都趋于均匀；随布风板周期性振动，床层内气体压降也呈现周期振荡；通过对颗粒平均动能的研究，发现振动作用力对颗粒的影响，主要发生在0到1／8周期内。在传热方面，对于这两种流化床，分别分析了各个操作参数对传热过程的影响。模拟结果发现：随着气速的增加，传热系数都先增大后减小；加入振动后，在低气速时，随振幅和频率的增加，传热系数呈先增大后减小的趋势；进一步升高气速，随振幅和频率的增加，传热系数呈下降趋势。关键词：振动流化床；计算流体力学方法；数值模拟；流动特性；颗粒对流传热振动流化床内部流动和传热特性数值模拟NumericalonFlowpropertiesofHeatTran

5、sferinVibratedFluidizedBedAbstractVibrationfluidizedbedhasbeenwidelyusedinsugar，chemical，food，pharmaceuticalandotherindustries．It’SaretrofitfluidizedbedtowhichthesourceofvibrationiSapplied，therebyimprovingqualityandeliminatethesomeundesiredfluidizedphenomenoninthefluidizedprocesses，suchasnon—uniform

6、mixture，channeling，etc．Withthedevelopmentofscienceandtechnology，computationalfluiddynamics(CFD)numericalsimulationhasbeenwidelyusedindensegas-solidflows，thesimulationresultsCanreappearedtheactualparticlemotion．TheEulerian．Euleriantwo．fluidandthekinetictheoryofgranularflowmodelareappliedtosimulategas

7、andparticleofGeldartBandDflowandparticleconvectiveheattransferintwo—dimensionalvibrationfluidized．meanwhiletheUDFcodeofvibratinggridandheattransfermodeliswrittenbyClanguage．neinfluencesofdifferentpara