超重力流化床气固相间作用机理与颗粒流矩模型的研究

以超重力流化床稠密气固两相旋流流动为研究对象，采用Chapman-Enskog迭代法，考虑颗粒间非弹性碰撞作用和气固相间作用，建立同时考虑颗粒碰撞作用和颗粒速度分布为各向异性的颗粒流矩模型。提出颗粒脉动速度的二阶矩和三阶矩的输运方程，研究颗粒速度脉动各向异性对颗粒相宏观流动特性的影响。建立考虑高浓度颗粒脉动流动影响的气相大涡模拟方法，研究气相湍流旋流对颗粒脉动特性的影响。应用流体静态混合技术，在流化床入口设置静态旋流器，构建超重力流化床实验平台。采用CCD高速摄像仪，研究超重力流化床内颗粒脉动速度分布特性。结合考虑高浓度颗粒脉动流动效应的气相大涡模拟和颗粒流矩模型，建立超重力湍流高浓度气固两相欧拉-欧拉双流体模型，研究超重力流化床稠密气固两相相间作用机制和协同规律，重构超重力流化床内颗粒流化行为，预测超重力流化床旋流湍流气固两相宏观流动特性。

旋转气固两相流动的研究是多相流研究的重要分支。它广泛地应用于能源动力、环境保护、石油化工、制冷低温及航天技术等领域。在气体分子运动论的分析方法中，Boltzmann方程的求解主要有 Chapman- Enskog迭代法和 Grad矩方法。而后者具有理论严谨、物理清晰等特点。本项目将以超重力环境下湍流旋流高颗粒浓度气固两相流动为研究对象，实验研究高浓度旋流循环流化床内颗粒速度分布。以稠密气体分子运动论为基础，采用Grad矩方法，考虑颗粒间非弹性碰撞作用和气固相间作用，建立考虑颗粒速度分布为各向异性的矩的方程和颗粒动力学方法，研究颗粒速度脉动各向异性对颗粒相宏观流动特性的影响。建立考虑高浓度颗粒脉动流动影响的气相大涡模拟方法，研究气相湍流旋流对颗粒脉动特性的影响。基于颗粒速度为各向异性的颗粒动力学方法，结合考虑高浓度颗粒脉动流动效应的气相大涡模拟，建立湍流旋流高颗粒浓度气固两相殴拉-殴拉双流体模型，研究超重力湍流旋流高颗粒浓度气固两相相间作用机制和协同作用，预测超重力高颗粒浓度湍流旋流循环流化床气固两相宏观流动特性，为正确预测湍流旋流气固两相流动、化学反应和传热等奠定理论基础。