第二章 气固两相流动的研究方法
- 格式:ppt
- 大小:170.00 KB
- 文档页数:19
旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析1旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析旋风分离器是一种广泛应用于化工、环保、电力等领域的气固分离设备,其利用离心力将气固两相流中的颗粒物分离出来,一般被用作除尘和粉尘回收设备。
本文将介绍旋风分离器的气固两相流数值模拟及性能分析。
气固两相流是指气体与固体颗粒混合物流动的状态。
旋风分离器中的气固两相流在进入设备后,经过导流装置后便会进入旋风筒,此时气固两相流呈螺旋上升流动状态,颗粒物受到离心力的作用被抛向旋风筒壁,而气体则从旋风筒顶部中心脱离,从出口排放。
因此,旋风分离器气固两相流的流体物理特性显得尤为重要。
本文采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对旋风分离器气固两相流进行数值模拟。
对于气体流动部分,采用了二维轴对称的控制方程式,包括连续性方程、动量方程和能量方程,而对于颗粒物流动部分,采用了颗粒物轨迹模型(Particle Tracking Model,PTM)。
在数值模拟过程中,采用了FLUENT软件进行求解,其中的数值算法采用双重电子数法(Electron Electrostatic Force Field,E3F2)。
数值模拟结果显示,在旋风分离器中,气体的流速主要集中在筒壁附近,而在离筒中心较远的地方,则流速较慢,颗粒物则以螺旋线的方式向旋风筒壁移动,并沿着筒壁向下运动。
颗粒物在旋风筒中受到离心力的作用后,其分布状态将随着离心力的变化而变化,最终沉积在筒壁处。
数值模拟结果还表明,旋风分离器的分离效率随着旋风筒直径的增加而增加。
为了验证数值模拟结果的可信度,实验室制作了一个小型旋风分离器进行了实验研究。
实验结果表明,数值模拟与实验结果相比较为一致,通过数值模拟可以较好地描述旋风分离器中气固两相流动的情况并用于性能预测。
综合来看,数值模拟是一种较为有效的旋风分离器气固两相流性能分析方法,可以较好地预测旋风分离器的分离效率和颗粒物的分布状态,为旋风分离器的设计和优化提供了有力支持综上所述,本文利用数值模拟方法和实验研究相结合的方式,对旋风分离器的气固两相流动性能进行了分析。
煤炭与化工Coal and Chemical Industry第44卷第4期2021年4月Vol 44 No.4Apr. 2021煤矿安全环保与煤炭加工井下气固两相流皮带巷粉尘逸散规律研究王燕杰(山西潞安矿业有限责任公司,山西长治046204)摘要:随着煤矿建设和生产规模的逐步增加,煤矿产生的粉尘量不断增加,严重影响了工人的健康和安全。
本文采用COMSOLMultiphysics 进行三维数值模拟,分析了粉尘扩散过程及 影响粉尘浓度分布的相关因素,对气流参数、皮带运行状态和输煤量变化对粉尘,运移和扩散规律影响的数值模拟进行研究。
结果表明,粉尘扩散速度和范围受风速及风流粘度影响较大,风速变大或粘度减小都会导致粉尘污染加剧。
关键词:粉尘;输煤皮带巷;运移分布规律;风力扬尘;数值模拟中图分类号:TD714 文献标识码:B 文章编号:2095-5979(2021) 04-0108-04Study on the dust fugitive pattern of undergroundgas-solid flow belt roadwayWang Yanjie(Shanxi Lu^an Mining Corporation Ltd., Changzhi 046204, China )Abstract : With the gradual increase of coal mine construction and production scale, the amount of dust generated from coalmines increasing, which seriously affected the health and safety of workers. In this paper, COMSOL Multiphysics was used to conduct three-dimensional numerical simulation to analyze the dust diffusion process and related factors affecting dustconcentration distribution were studied to investigate the numerical simulation of the effects of changes in airflow parameters, belt operation status and coal transportation volume on dust, transportation and diffusion patterns. The resultsshowed that the du 就 dispersion velocity and range were greatly influenced by the wind speed and the viscosity of the wind flow, a larger wind speed or a lower viscosity would lead to increased dust pollution.Key words : dust; coal conveyor belt roadway; transportation distribution law; wind dust; numerical simulation0引 言粉尘污染是影响矿山安全生产的主要因素。
管道内气液两相流在核工业、化工业以及石油运输等多个领域中广泛存在,与单相流计和运行具有重要意义。
在过去几十年内,管道外流对管道的影响受到了广泛关注[15-20],但随着研究的深入,学者们发现管道内流流激力的产生机理与管道外流有本质的区别[21]。
本文首先对管道内气液两相流流激力的产生机理方面的研究进展进行了综述,然后总结了流激力的影响因素,最后对其计算模型进行了阐述,旨在全面展示气液两相内流流激力的研究现状,为进一步开展相关研究给出指导。
1. 气液两相流流激力发生机理1968年,学者Yih和Griffith[22]首次进行了三通结构内气液两相流流激力的实验研究,研究发现:气液两相流流动伴随着强烈的压力、持液率和动量通量波动,正是由于这些不稳定因素导致了管道系统的受力和移动。
作者认为动量通量更能从本质上揭示流动的变化规律,因此将动量通量变化看作“源”,三通结构的移动看作“响应”,但限于实验条件不足,实验并未直接测量流体动量通量的变化,而是使用过滤器将管道移动信号转换为动量通量信号。
Riverin和Pettigrew[6]使用光学探针测量了U型管弯管处的气泡大小和频率以及该处管道的受力值,作者认为,不同气泡的经过导致动量通量的不断变化,经过的气泡越大,带来的动量变化越大;通过实验数据做出气泡尺寸–频率图线,发现最大气泡对应的频率值与受力信号频谱图中主频率值是一致的,由此证明流体轴向动量通量的变化使管道弯管部分产生了脉动力。
Cargnelutti等[23]进一步指出,单相流中弯头部位作用力的产生是由于流体流动方向和压力的改变,而气液两相流中,这两者的变化由于密度、气液界面的急剧变化而大大增加;在直管中,管道作用力的产生机理是液塞经过引起的湍流噪声和压力波动,而在弯头部位,则是由于动量通量在短时间的剧烈改变所造成。
Giraudeau等[24]在实验中直接对截面含气率信号和U型管弯管部位受力同时进行测量,通过对比两者的频谱图发现,同一组实验下两者的主频率值基本相同。
两相流的概念及类型两相物质(至少一相为流体)所组成的流动系统。
若流动系统中物质的相态多于两个,则称为多相流,两相或多相流是化工生产中为完成相际传质和反应过程所涉及的最普遍的粘性流体流动。
通常根据构成系统的相态分为气液系、液液系、液固系、气固系等。
气相和液相可以以连续相形式出现,如气体-液膜系统;也可以以离散的形式出现,如气泡-液体系统,液滴-液体系统。
固相通常以颗粒或团块的形式处于两相流中。
两相流的流动形态有多种。
除了同单相流动那样区分为层流和湍流外,还可以依据两相相对含量(常称为相比)、相界面的分布特性、运动速度、流场几何条件(管内、多孔板上、沿壁面等)划分流动形态。
对于管内气液系统,随两相速度的变化,可产生气泡流、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流等形态;对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝状泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。
两相流研究的一个基本课题是判断流动形态及其相互转变。
流动形态不同,则热量传递和质量传递的机理和影响因素也不同。
例如多孔板上气液两相处于鼓泡状态时,正系统混合物(浓度增加时表面张力减低)的板效率(见级效率)高于负系统混合物(浓度增加时表面张力增加);而喷射状态下恰好相反。
两相流研究的另一个基本课题,是关于分散相在连续相中的运动规律及其对传递和反应过程的影响。
当分散相液滴或气泡时,有很多特点。
例如液滴和气泡在运动中会变形,在液滴或气泡内出现环流,界面上有波动,表面张力梯度会造成复杂的表面运动等。
这些都会影响传质通量,进而影响设备的性能。
两相流研究的课题,还有两相流系统的摩擦阻力,系统的振荡和稳定性等。
两相流研究模型两相流的理论分析比单相流困难得多,描述两相流的通用微分方程组至今尚未建立。
大量理论工作采用的是两类简化模型:①均相模型。
将两相介质看成是一种混合得非常均匀的混合物,假定处理单相流动的概念和方法仍然适用于两相流,但须对它的物理性质及传递性质作合理的假定;②分相模型。
fluent仿真欧拉模型中,对于气固两相流材料的设置原则【主题】fluent仿真欧拉模型中,对于气固两相流材料的设置原则【正文】1. 欧拉模型介绍在流体力学领域,欧拉模型是描述流体运动的基本模型之一。
它通过对流体的质量、动量和能量进行数学描述,来研究流动的规律。
在fluent仿真中,欧拉模型被广泛应用于多相流模拟,特别是气固两相流体的仿真。
2. 气固两相流材料的设置原则气固两相流是指气体和固体颗粒同时存在并相互作用的流动现象。
在fluent仿真中,对于气固两相流体的设置,需遵循以下原则:2.1 明确流场特性在设置气固两相流模拟时,首先要明确流场的特性,包括颗粒的密度、直径、速度和分布等。
这些参数的准确描述对于模拟结果的准确性至关重要。
2.2 考虑颗粒间相互作用在气固两相流体中,气体和颗粒之间存在着复杂的相互作用。
在fluent仿真中,需要考虑颗粒间的碰撞、沉降、回流等过程,以准确模拟流体的运动和颗粒的分布。
2.3 优化边界条件在设置气固两相流仿真时,边界条件的设定对于模拟结果的精度和稳定性有着重要影响。
需要合理设置出口压力、入口速度、颗粒注入速率等参数,以保证仿真结果的准确性。
2.4 考虑物质性质气固两相流体的模拟中,物质的性质也是至关重要的。
需要考虑气体和颗粒的密度、粘度、表面张力等物性参数,并合理设置在fluent仿真中。
3. 个人观点和理解在进行fluent仿真中,对于气固两相流体的设置原则,我认为需综合考虑流场特性、颗粒间相互作用、边界条件和物质性质等因素,以达到准确、可靠的模拟结果。
不断优化模型和参数设置,提高模拟的精度和稳定性。
4. 总结和回顾fluent仿真欧拉模型中,对于气固两相流体的设置原则,需要全面考虑流场特性、颗粒间相互作用、边界条件和物质性质等因素。
只有在这些方面做到全面、准确的设置,才能得到高质量的仿真结果。
【知识文章格式撰写】本文介绍了fluent仿真欧拉模型中,对于气固两相流体的设置原则,涉及了明确流场特性、考虑颗粒间相互作用、优化边界条件、考虑物质性质等内容。
基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟气力输送是一种常见的固体颗粒输送技术,通过气体的运动将固体颗粒推送到目标位置。
在许多工业领域中,气力输送被广泛应用于原料处理、煤粉燃烧、水泥生产等过程中。
在实际工程中,了解气固两相流的行为对于优化系统设计和操作至关重要。
本文将介绍基于FLUENT软件的气力输送浓相气固两相流数值模拟方法,并讨论其在工程实践中的应用。
气力输送中,固体颗粒在气体的推动下运动,其行为受到气体速度、压力、颗粒浓度等因素的影响。
在数值模拟中,通过建立和求解基于气固多相流动方程组的数学模型,可以模拟和预测气力输送过程中的关键参数,如颗粒速度、浓度分布、压力损失等。
而FLUENT软件作为一种广泛应用于多相流数值模拟的工具,在气力输送中也得到了有效应用。
首先,建立气力输送的数学模型是数值模拟的基础。
气固两相流动的数学模型可以通过包含连续相和离散相的两个连续方程和两个动量守恒方程来描述。
通过该模型,可以确定气体相和固体相的速度、浓度和压力分布,进而得到系统内气体固体两相混合的行为。
其次,利用基于FLUENT软件进行气力输送的数值模拟。
FLUENT软件提供了多相流模型的求解器和预处理工具,可以快速且准确地模拟各种气固两相流动现象。
在建模过程中,可以设置物理边界条件、离散算法和求解器选项,以最好地适应实际情况。
利用FLUENT软件,可以模拟不同工况下的气力输送过程,并研究其对系统性能和效率的影响。
在进行气力输送浓相气固两相流数值模拟时,除了建立合适的模型和使用适当的数值方法外,还需要合理地选择和设定模型参数。
例如,气体和颗粒的物理属性、颗粒-颗粒、颗粒-壁面的相互作用以及颗粒的初始分布等参数都会影响模拟结果的准确性和可信度。
因此,在使用FLUENT软件进行气力输送模拟时,需要进行一系列的验证和校准工作,以确保模拟结果的可靠性和准确性。
在工程实践中,基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟可以应用于多个方面。
一种判断气/固两相流流型的新方法阚哲;王晓蕾【摘要】Develop better instruments to measure its parameters is particularly important for gas/solid two widely used in industrial production. Many scholars are committed to the gas/solid two-phase or multiphase flow research, and has made considerable progress. In this paper, a brief introduction at this stage the measurement of gas/solid two-phase flow method under the premise put forward a new judgment ofgas/solid two-phase flow method. Based on the definition of probability density, the mean of the measured signal to direct judgment.%对于广泛应用于工业生产的气,固两相流,研制较好的仪器来测量其参数显得尤为重要。
而且国内外许多学者都在致力于气,固两相流甚至多相流的研究,并取得了长足的进展。
本文在简要介绍现阶段测量气,固两相流流型方法的前提下,提出一种新的判断气/固两相流流型方法。
即基于概率密度定义,利用测量信号的均值进行直接判断。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)021【总页数】3页(P80-82)【关键词】气/固两相流;流型;传感器;静电;电容层析【作者】阚哲;王晓蕾【作者单位】辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TH815气/固两相流广泛的存在于工业生产过程中,例如,在电力、建材、冶金、化工、环卫、医药和粮食加工等很多工业生产中,应用管道气力输送工艺来传送煤粉、水泥、矿石、盐类以及面粉等都是属于典型的气/固两相流流动。
气液两相流动的数值模拟引言气液两相流动是一种复杂的流体现象,广泛应用于化工、能源和环境等领域。
为了研究和优化气液两相流动的过程,数值模拟成为一种重要的工具。
本文将介绍气液两相流动的数值模拟方法及其应用,并对相关技术进行分析和比较。
1. 数值模拟方法气液两相流动的数值模拟方法主要包括欧拉法、拉格朗日法和欧拉-拉格朗日耦合法。
欧拉法基于流体的宏观性质,将流体看作是连续的介质,通过求解Navier-Stokes方程来模拟流动过程。
拉格朗日法则是以流体的微观性质为基础,对流体进行粒子追踪,通过求解基于粒子的质点运动方程来描述流动。
欧拉-拉格朗日耦合法则是将欧拉法和拉格朗日法相结合,综合考虑流体宏观和微观性质,使得模拟结果更加准确。
选择适合的数值模拟方法需要充分考虑流体性质、流动特点和计算资源等因素。
2. 数值模拟过程数值模拟气液两相流动的过程可以分为准备工作、建模和求解三个步骤。
2.1 准备工作在进行数值模拟前,需要对流动区域进行几何建模和边界条件的设定。
根据实际情况,可以采用CAD软件构建三维模型,并将模型导入数值模拟软件中。
边界条件包括入口条件和出口条件,以及固体壁面的边界条件。
入口条件包括流体的质量流率、速度和温度等参数,出口条件可以是静压或者设定的速度和压力等参数。
2.2 建模在建模阶段,需要选择适当的数值模型和求解方法。
对于气液两相流动,常用的数值模型包括两流体模型、VOF(Volume of Fluid)模型和Eulerian-Eulerian模型。
两流体模型将气液两相看作是不同的物质,通过求解两个连续介质的守恒方程来描述两相流动。
VOF模型则将气液两相看作是同一物质的不同相态,通过跟踪气液界面的位置来模拟两相流动。
Eulerian-Eulerian模型是综合两流体模型和VOF 模型的优势,对流体的宏观和微观性质进行耦合求解。
求解方法常用的有有限体积法、有限差分法和有限元法等。
2.3 求解在求解阶段,可以利用数值模拟软件对建模结果进行求解。
试验研究第37卷第9
期
实际工况管道气固两相流冲蚀磨损的 数值模拟研究李介普|梁琳]
张烟生 '
郭小联2
(1.中国特种设备检测研究院北京100029)
(2.浙江省特种设备科学研究院杭州310020)
扌商要:
在工况条件复杂的石化管道系统中,冲蚀磨损失效是造成石化管道失效的主要原因,管道内的
冲蚀主要发生在如三通管、盲三通、弯头等流向或结构发生变化的位置。本文采用CFD方法,对某炼化厂实 际工况管道中的气固两相流冲蚀磨损进行数值模拟研究,结果表明:入口盲三通处的冲蚀磨损最严重,将数
值模拟与实际数据进行对比,验证了模拟结果的准确性,并提出了 4点测厚点布置建议。本文的研究结果可 为石化管道的定点测厚监测提供直观、准确的布点参考。
关键i司:管道冲蚀磨损气固两相流数值模拟
Numerical Simulation Investigation on Gas-solid Flow Erosion
of Pipeline
Li Jiepu1 Liang Lin1 Zhang Yansheng1 Guo Xiaolian2
(1. China Special Equipment Inspection & Research Institute Beijing 100029)
(2. Zhejiang Academy of Special Equipment Science Hangzhou 310020)
Abstract In the multiphase
petrochemical pipeline system with complex working conditions, erosion failure
is the main reasons for the failure of petrochemical pipelines. Erosion in the pipeline mainly occurs at the