基于Fluent的气固两相流中离散颗粒的数值模拟.doc

中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123118
基于Fluent的气固两相流中离散颗粒的数值模拟
任立波1 何海澜2 韩吉田1
山东大学能源与动力工程学院,山东济南,250061 2、兰州兰石换热设备有限责任公司,甘肃兰州,730050
Tel:0531-88399060 Email:******@sdu.
对气固流动系统,双流体模型以其大规模模拟的可行性在数值模拟领域占据重要地位,但双流体模型中的颗粒连续假设从本质上削弱了颗粒流体系统中非均匀特性的描述[1]。与传统两相流数值模拟方法相比,离散单元法(DEM,Discrete/Distinct Element Method,又称软球模型)可跟踪每个颗粒的运动信息,并考虑颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞及颗粒-流体相互作用,在气固非均匀流数值模拟方面具有强大优势。
本文基于通用计算流体软件FlUENT,通过用户自定义函数(User Defined Function) 实现了伪三维DEM-CFD耦合算法,其中连续相控制方程由通用计算流体软件FLUENT求解。构建空隙率标量场,重组基于局部平均并考虑流-固耦合作用的连续相控制方程,提高了连续相控制方程的求解稳定性。将该算法用于球形颗粒的气固鼓泡床及节涌工况模拟中,数值模拟计算结果与有关数值模拟及试验结果定性一致。

图1 节涌现象颗粒速度云图
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图2 鼓泡现象颗粒速度云图
关键词:FLUENT;离散单元法;计算流体力学
基于Fluent的气固两相流中离散颗粒的数值模拟
任立波1 何海澜2 韩吉田1
山东大学能源与动力工程学院,山东济南,250061 2、兰州兰石换热设备有限责任公司,甘肃兰州,730050
(TEL: **********;Email: ******@sdu.)
摘要:基于通用计算流体软件FlUENT,通过用户自定义函数(User Defined Function) 实现了伪三维DEM-CFD耦合算法,其中连续相控制方程由通用计算流体软件FLUENT求解。构建空隙率标量场,重组基于局部平均并考虑流-固耦合作用的连续相控制方程,提高了连续相控制方程的求解稳定性。最后,将该算法用于球形颗粒的气固两相流数值模拟中,数值模拟计算结果与有关数值模拟及试验结果定性一致。
关键词:FLUENT;离散单元法;计算流体力学
引言
对气固流动系统,双流体模型以其大规模模拟的可行性在数值模拟领域占据重要地位,但双流体模型中的颗粒连续假设从本质上削弱了颗粒流体系统中非均匀特性的描述[1]。与传统两相流数值模拟方法相比,离散单元法(DEM,Discrete/Distinct Element Method,又称软球模型)可跟踪每个颗粒的运动信息,并考虑颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞及颗粒-流体相互作用,在气固非均匀流数值模拟方面具有强大优势。1992年日本Tsuji首次将软球模型用于流化床模拟,得到与试验一致的最小鼓泡速度、压力波动频率及不同气速下鼓泡床内的颗粒运动信息[2]。而后众多学者采用该方法对气固流动行为进行了详细研究, XU和YU运用软球模型模拟了流化床中的鼓泡和节涌现象