气固两相系统颗粒辐射特性研究.pdf

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1、硕士学位论文气固两相系统颗粒辐射特性研究RESEARCHONRADIATIONCHARACTERISTICSOFPARTICLESINGAS-SOLIDTWO-PHASESYSTEM赵梦迪哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK121学校代码：10213国际图书分类号：536.3密级：公开工学硕士学位论文气固两相系统颗粒辐射特性研究硕士研究生：赵梦迪导师：刘林华教授申请学位：工学硕士学科：工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TK121U.D.C:536.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONRADIATIONCHARACTERISTICSOFPARTICLESINGAS-SOLIDTWO-PHASESYSTEMCandidate：ZhaoMengdiSupervisor：Prof.LiuLinhuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Engineeri

3、ngThermophysicsAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要气固两相系统及其传热问题是当前研究的热点问题。气固两相流在工程中应用广泛，从大型的流化床锅炉到用于气固催化反应器的微小流化床都有应用。本文基于欧拉-拉格朗日方法下的计算流体力学——离散单元法（CFD-DEM）

4、，采用DDPM（DenseDiscretePhaseModel）模型与DEM（DiscreteElementMethod）模型相结合对流化床内的颗粒分布进行数值模拟，并在其基础上对流化床颗粒系统的辐射特性进行分析。选取了不同空间区域的粒子系，运用多球T矩阵方法对粒子系的辐射特性进行分析，并与独立散射下的粒子系辐射特性进行分析对比。本文采用欧拉方法对流化床两相流中的气相进行模拟，对固相颗粒则采用DDPM-DEM模型。DDPM-DEM模型考虑了粒子与粒子、粒子与壁面、粒子与连续相的相互作用，相对于传

5、统的离散相模型适用于更高的颗粒相体积分数。模型建立在内径为0.1mm的流化床上，分析了粒径分别为3.6μm、4.5μm、6μm，固相颗粒体积分数分别为8.91%、11.88%、14.88%和17.86%下流化床的流场特性，并对流化床内颗粒相的空间分布进行分析。结果表明，在相同的流化速度下，随着固相颗粒粒径的增大，流化床内的颗粒更难发生流化，粒径对其的影响比固相颗粒体积分数的影响更大。基于对流化床流场的数值模拟得出颗粒系的空间分布，进一步采用考虑了粒子间电磁波的相干效应的多球T矩阵方法分析粒子系的

6、辐射特性，并与独立散射下的计算结果进行分析比较。结果发现，在相同粒径下，随着粒子系体积分数的增大，散射因子逐渐减小；运用多球T矩阵计算的粒子系的辐射特性与独立散射下的计算结果相差很大，并随着粒子系体积分数的减小，两者的差值逐渐减小，当粒子系体积分数小于8%时，粒子系散射开始从非独立散射向独立散射过渡。关键词：气固两相流；计算流体力学-离散单元法；多球T矩阵；非独立散射IAbstractAbstractThegas-solidtwo-phaseinfluid-bedflowanditsheattr

7、ansferproblemarecurrentlyhotissues.Fluidizedbedsarewidelyusedinengineeringandhaveapplicationsrangingfromlargefluidizedbedboilerstomicrofluidizedbedsforgas-solidcatalyticreactors.ThispaperisbasedontheComputationalFluidDynamics-DiscreteElementMethod(CF

8、D-DEM)undertheEuler-Lagrangemethod,usingtheDDPM(DenseDiscretePhaseModel)modelandtheDEM(DiscreteElementMethod)model.Theparticledistributioninthefluidizedbedwasnumericallysimulatedandbasedonit,theradiationcharacteristicsofthefluidizedbedparticlesystemw