基于CFD-DEM算法的气力输送气固两相流特性分析

作     者：禹言芳 石博文 孟辉波 丁鹏程 姚云娟 YU Yanfang;SHI Bowen;MENG Huibo;DING Pengcheng;YAO Yunjuan

作者机构：沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第3期

页      面：1133-1144页

核心收录：

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：辽宁特聘教授计划(辽教函35号) 国家自然科学基金(21476142) 辽宁省教育厅高等学校基本科研项目重点项目(LJKZ0429,LJKMZ20220773) 辽宁省自然科学基金(2022-MS-290) 青岛市自然科学基金(23-2-1-236-zyyd-jch) 中国石油大学(华东)人才引进研究基金(R20220113) 

主　　题：静态混合器 多相流 稀相旋流气力输送 颗粒流 CFD-DEM耦合法 流动特性 

摘      要：超轻粉体颗粒由于质量较小,在运输过程中易受气流扰动而飘散,物料的管道气力输送过程不稳定,易发生堵塞。为了研究超轻粉体颗粒在旋流气力输送中气固两相流流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM),对Komax型静态混合器内气固两相流动特性进行数值模拟研究。研究发现,带有Komax型元件的水平管道可以改变颗粒的流动情况,改善了水平管道内颗粒堆积和分布不均匀的现象;分别从颗粒相和流体相的流动状态分析得到元件长径比Ar=3时为最优几何结构;通过正交实验极差分析得到影响气固两相流动特性的因素顺序:输送气速颗粒质量流量颗粒粒径。当元件Ar=3时,颗粒-颗粒和颗粒-管壁的碰撞次数与碰撞强度呈现负相关,结合出口颗粒流分散状态,优选输送气速为3~4m/s;主要考虑输送气速对管内压降的影响,提出了带有Komax型元件的水平管道气力运输过程中压降与输送气速和轴向位置的经验拟合式。