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Multi-scale numerical simulation of fluidized beds: Model applicability assessment

Particuology 2023年第9期80卷 11-41页

作者： Shuai Wang Chenshu Hu Kun Luo Jiahui Yu Jianren Fan State Key Laboratory of Clean Energy Utilization Zhejiang UniversityHangzhou310027China Shanghai Institute for Advanced Study of Zhejiang University Shanghai200120China

In the past few decades,multi-scale numerical methods have been developed to model dense gas-solidflow in fluidized beds with different resolutions,accuracies,and efficiencies.However,ambiguity needsto be clarified in the multi-scale numerical simulation of fluidized beds:(i)the selection of the submodels,parameters,and numerical resolution;(ii)the multivariate coupling of operating conditions,bed configurations,polydispersity,and additional forces.Accordingly,a state-of-the-art review is performed to assess the applicability of multi-scale numerical methods in predicting dense gas-solid flow influidized beds at specific fluidization regimes(e.g.,bubbling fluidization region,fast fluidization regime),with a focus on the inter-particle collision models,inter-phase interaction models,collision parameters,and polydispersity effect.A mutual restriction exists between resolution and efficiency.Higherresolution methods need more computational resources and thus are suitable for smaller-scale simulations to provide a database for closure development.Lower-resolution methods require fewercomputational resources and thus underpin large-scale simulations to explore macro-scale phenomena.Model validations need to be further conducted under multiple flow conditions and comprehensivemetrics(e.g.,velocity profiles at different heights,bubbles,or cluster characteristics)for furtherimprovement of the applicability of each numerical method.

关键词： Fluidized bed dense gas-solid flows Multi-scale numerical methods Drag model Inter-particle collisions

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