稠密气固两相流相间作用机理与颗粒动理学的研究

基本信息
批准号:51876032
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:王淑彦
学科分类:
依托单位:东北石油大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙启冀,马一玫,董群,邵宝力,王旭,田瑞超,姜晓雪,赵钧天
关键词:
颗粒碰撞动力学稠密气固两相流相间作用颗粒动理学流化床
结项摘要

In present proposed project, the hydrodynamic mechanics of interphase interactions of dense gas-solid two-phase flow and kinetic theory of granular flow with impact velocity dependent coefficient of restitution of particles are investigated. Based on kinetic theory of dense gases, the collisional interaction model of variable restitution coefficient of particles is established. The effects of collisional forces on the momentum and energy transfer and dissipation are discussed. The mechanism of particle interaction is revealed due to collisiosns. The kinetic theory of variable coefficient of restitution is derived using the Chapman-Enskog iteration method. The laws on transfer and dissipation of collisional properties for variable coefficient of restitution of particles are explored. The solid phase model is closed through particle collisional pressure and viscosity equations. The Euler-Euler two-fluid model for dense gas-solid two-phase flow, coupled with large eddy simulation (LES) for gas, is proposed to study the synergistic interaction mechanisms of gas-solid interphase and solid-solid collisions under the gas turbulence. The experimental system of the gas-solid fluidized bed with measurements is constructed with biomass, coal and FCC particles as bed materials. The collisional properties of particles, velocities and fluctuation velocities and volume fraction of particles are measured using a CCD camera technique and an optical fiber probe technique in the gas-solid fluidized bed. Combined with numerical simulation and experimental results, the gas-solid two-phase interaction mechanism and synergistic properties are analyzed. The project will provide a foundation for prediction of macroscopic hydrodynamics of dense gas-solid fluidized beds.

本项目将以流化床内稠密气固两相流动为研究对象,基于稠密气体分子运动论,建立颗粒碰撞弹性恢复系数依赖于碰撞速度的变颗粒弹性恢复系数的颗粒碰撞动力学,揭示颗粒之间碰撞作用下动量和能量传递规律,研究颗粒之间相互作用机理。采用Chapman-Enskog迭代法,研究变颗粒弹性恢复系数的颗粒碰撞属性传递和耗散规律,确定固相输运参数计算模型,实现固相模型封闭,构建变颗粒弹性恢复系数的颗粒动理学。结合气相大涡模拟,建立高颗粒浓度气固欧拉—欧拉双流体模型,研究流化床内气固两相相互作用规律。以生物质、煤和FCC颗粒为流化床床料,构建流化床实验平台。采用高速摄像测量技术和光导纤维探针颗粒浓度测量仪测量颗粒碰撞参数以及颗粒速度和浓度分布,获取颗粒脉动速度和浓度的动态特性。结合数值模拟与实验结果,揭示流化床内气固两相相间作用和颗粒碰撞作用对气固动量和能量传递和耗散的控制机制,预测流化床内气固两相宏观流动特性。

项目摘要

稠密气固两相流动广泛存在于化工、能源和冶金以及环保等各种工业过程中,其气体和颗粒两相流动的共同特征是:高浓度颗粒在气体湍流作用下形成颗粒之间相互碰撞作用和气体与颗粒之间的相互作用。颗粒间碰撞作用不仅改变颗粒动力学,导致颗粒动量和能量的损失,同时影响气体与颗粒相互作用以及流体湍流与颗粒脉动之间能量的传递特性。本项目以流化床内稠密气固两相流动为研究对象,基于稠密气体分子运动论,建立颗粒碰撞弹性恢复系数依赖于碰撞速度的变颗粒弹性恢复系数的颗粒碰撞动力学,揭示颗粒之间碰撞作用下动量和能量传递规律,研究颗粒之间相互作用机理。采用Chapman-Enskog迭代法,研究变颗粒弹性恢复系数的颗粒碰撞属性传递和耗散规律,确定固相输运参数计算模型,实现固相模型封闭,构建变颗粒弹性恢复系数的颗粒动理学。建立高颗粒浓度气固欧拉—欧拉双流体模型,研究流化床内气固两相相互作用规律,以及气体湍流作用和颗粒碰撞作用下的气固相间作用和颗粒相互作用机理。所建立的变颗粒弹性恢复系数的颗粒碰撞动力学,揭示颗粒碰撞中颗粒动量和能量传递和耗散与颗粒碰撞速度和颗粒温度之间的内在关系,弥补了恒颗粒弹性恢复系数的颗粒动力学中颗粒碰撞与颗粒脉动速度无相关的局限性,揭示了颗粒之间的相互作用机制。构建的以颗粒碰撞弹性恢复系数依赖于碰撞速度的变颗粒弹性恢复系数为函数的颗粒碰撞应力、碰撞脉动能量通量和能量耗散的本构关系,将恒颗粒弹性恢复系数的颗粒动理学拓展到变颗粒弹性恢复系数的颗粒动理学,拓宽了颗粒动理学的应用范围。.本项目取得主要成果:发表SCI收录论文11篇,EI收录论文3篇,出版学术专著1部,申请发明专利2项,授权发明专利1项,获得2020年度中国石油科学十佳论文,培养硕士研究生9人,博士研究生4人。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
3

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
4

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

王淑彦的其他基金

相似国自然基金

1

稠密气固两相流相间作用机理的研究

批准号:10072019
批准年份:2000
负责人:陆慧林
学科分类:A0905
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
2

稠密异重气固两相流相间作用机理与粗糙颗粒动力学的研究

批准号:51076040
批准年份:2010
负责人:陆慧林
学科分类:E0605
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
3

静态超重力稠密气固两相流相间作用机理的研究

批准号:50776023
批准年份:2007
负责人:陆慧林
学科分类:E0605
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
4

稠密气固两相流动与反应耦合机理及反应性颗粒动理学研究

批准号:51176042
批准年份:2011
负责人:陆慧林
学科分类:E0604
资助金额:50.00
项目类别:面上项目