喷动床的变尺度格子气模拟研究
发布时间：2022-08-23 20:53
随着铁矿资源的消耗，矿石品位下降，以粉矿为主的铁精矿成为主要炼铁原料，传统高炉炼铁工艺还需要加工成焼结矿或球团矿加以利用。在非高炉炼铁工艺发展过程中，可以直接使用粉矿的流态化还原工艺受到关注。喷动床以其良好的操作性以及稳定性也得到学界的大量研究，基于两相流特性设计的流态化反应器相关研究也得以不断深入。与此同时，计算机技术的革新为数值模拟技术的发展提供了广阔平台，基于计算机技术的气固两相流数值模拟技术逐渐成为研究的重要手段备受重视。针对气固两相流的流体动力性能的模拟研究对反应器的设计和放大有重要指导作用。 在现有的数值模拟模型中格子气模型以其优越的计算性能和简单灵活的边界处理，在众多模型中优势突出。本文在已有的格子气模型的基础上，针对固体颗粒相的特点，引入重力与耗散规则，提出有别于流体相的GFLGA模型，并用这个模型模拟典型的沙漏实验，通过模拟结果和实验结果的对比，模拟结果与KM模型的模拟结果的对比，发现GFLGA模型不仅在定性上而且在定量上都能正确的模拟实际颗粒流的流动，从而证明了模型的正确性。 在改进的GFLGA模型基础上，本文将GFLGA模型与传统格子气模型结合，借鉴并...
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 喷动床技术的简介
1.2.1 喷动床在冶金工业中的应用
1.2.2 喷动床中两相流的流动特征
1.3 喷动床中气固两相流数值模拟方法发展现状
1.3.1 连续介质模型
1.3.2 离散颗粒模型
1.3.3 拟颗粒模型
1.3.4 格子 Boltzmann 模型
1.3.5 数值模拟方法在喷动床中的应用
1.4 格子气自动机模型介绍
1.4.1 正六边形 FHP 模型
1.4.2 格子气模型的宏观统计
1.4.3 格子气不可压 Navier-Stokes 方程
1.5 课题的研究意义和内容
1.5.1 研究的意义
1.5.2 研究的内容
2 基于格子气元胞自动机的固体颗粒流模型
2.1 固体颗粒流的基本方程与演化规则
2.2 重力规则和耗散规则
2.2.1 重力规则
2.2.2 耗散规则
2.3 模型演化
2.4 实验装置及参数设置
2.5 结果分析
2.5.1 模拟结果的定性分析
2.5.2 模拟结果定量分析
2.6 结论和展望
3 二维喷动床变尺度格子气模型
3.1 气固相的变尺度依据及物理量转换
3.1.1 格子单位转换的现状
3.1.2 流体相格子单位的转换
3.1.3 固体相格子单位的转换
3.1.4 变尺度方法
3.2 变尺度流场划分
3.3 气相与固相的微观动力学
3.4 环隙区气固相间耦合
3.4.1 静止固体粒子与气体粒子耦合的微观规则
3.4.2 运动固体粒子与气体粒子耦合的微观规则
3.5 喷射区与喷泉区气固两相间耦合
3.6 边界条件
3.7 气体入口条件
3.8 不同区域间的耦合
4 喷动床数值模拟研究
4.1 二维锥型喷动床模拟与实验条件
4.2 模拟与实验分析
4.2.1 喷动床分区行为分析
4.2.2 颗粒速度的分布
4.2.3 气体流量对流动的影响
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]非高炉炼铁技术现状及其在中国的发展[J]. 魏国,沈峰满,李艳军,赵庆杰. 中国废钢铁. 2011 (05)
[2]导向挡板流化床内气固两相流的变尺度格子气模拟[J]. 林亮成,郑忠,陈伟,张晋,李东耀. 化工进展. 2010(11)
[3]也谈熔融还原炼铁技术[J]. 李振洪,张海涛. 山东冶金. 2009(04)
[4]现代非高炉炼铁技术的发展现状与前景(二)[J]. 黄雄源,周兴灵. 金属材料与冶金工程. 2008(01)
[5]现代非高炉炼铁技术的发展现状与前景(一)[J]. 黄雄源,周兴灵. 金属材料与冶金工程. 2007(06)
[6]颗粒移动床内不稳定运动的计算颗粒动力学模拟[J]. 赵永志,程易,金涌. 化工学报. 2007(09)
[7]Corex、Finex和HIsmelt技术的发展近况[J]. 胡俊鸽,高战敏. 钢铁研究. 2007(04)
[8]二维导流管喷动床离散颗粒动力学模拟[J]. 赵永志,程易,金涌. 化学工程. 2007(06)
[9]Corex炼铁法的环保优势分析[J]. 张传秀,万江. 宝钢技术. 2006(04)
[10]NUMERICAL SIMULATIONS OF HYDRODYNAMIC BEHAVIORS IN CONICAL SPOUTED BEDS[J]. C. J. Lim. China Particuology Science and Technology of Particles. 2006(Z1)
博士论文
[1]流化床内高浓度气固多相流动和燃烧的数值试验研究[D]. 查旭东.浙江大学 2002
本文编号：3678463
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 喷动床技术的简介
1.2.1 喷动床在冶金工业中的应用
1.2.2 喷动床中两相流的流动特征
1.3 喷动床中气固两相流数值模拟方法发展现状
1.3.1 连续介质模型
1.3.2 离散颗粒模型
1.3.3 拟颗粒模型
1.3.4 格子 Boltzmann 模型
1.3.5 数值模拟方法在喷动床中的应用
1.4 格子气自动机模型介绍
1.4.1 正六边形 FHP 模型
1.4.2 格子气模型的宏观统计
1.4.3 格子气不可压 Navier-Stokes 方程
1.5 课题的研究意义和内容
1.5.1 研究的意义
1.5.2 研究的内容
2 基于格子气元胞自动机的固体颗粒流模型
2.1 固体颗粒流的基本方程与演化规则
2.2 重力规则和耗散规则
2.2.1 重力规则
2.2.2 耗散规则
2.3 模型演化
2.4 实验装置及参数设置
2.5 结果分析
2.5.1 模拟结果的定性分析
2.5.2 模拟结果定量分析
2.6 结论和展望
3 二维喷动床变尺度格子气模型
3.1 气固相的变尺度依据及物理量转换
3.1.1 格子单位转换的现状
3.1.2 流体相格子单位的转换
3.1.3 固体相格子单位的转换
3.1.4 变尺度方法
3.2 变尺度流场划分
3.3 气相与固相的微观动力学
3.4 环隙区气固相间耦合
3.4.1 静止固体粒子与气体粒子耦合的微观规则
3.4.2 运动固体粒子与气体粒子耦合的微观规则
3.5 喷射区与喷泉区气固两相间耦合
3.6 边界条件
3.7 气体入口条件
3.8 不同区域间的耦合
4 喷动床数值模拟研究
4.1 二维锥型喷动床模拟与实验条件
4.2 模拟与实验分析
4.2.1 喷动床分区行为分析
4.2.2 颗粒速度的分布
4.2.3 气体流量对流动的影响
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]非高炉炼铁技术现状及其在中国的发展[J]. 魏国,沈峰满,李艳军,赵庆杰. 中国废钢铁. 2011 (05)
[2]导向挡板流化床内气固两相流的变尺度格子气模拟[J]. 林亮成,郑忠,陈伟,张晋,李东耀. 化工进展. 2010(11)
[3]也谈熔融还原炼铁技术[J]. 李振洪,张海涛. 山东冶金. 2009(04)
[4]现代非高炉炼铁技术的发展现状与前景(二)[J]. 黄雄源,周兴灵. 金属材料与冶金工程. 2008(01)
[5]现代非高炉炼铁技术的发展现状与前景(一)[J]. 黄雄源,周兴灵. 金属材料与冶金工程. 2007(06)
[6]颗粒移动床内不稳定运动的计算颗粒动力学模拟[J]. 赵永志,程易,金涌. 化工学报. 2007(09)
[7]Corex、Finex和HIsmelt技术的发展近况[J]. 胡俊鸽,高战敏. 钢铁研究. 2007(04)
[8]二维导流管喷动床离散颗粒动力学模拟[J]. 赵永志,程易,金涌. 化学工程. 2007(06)
[9]Corex炼铁法的环保优势分析[J]. 张传秀,万江. 宝钢技术. 2006(04)
[10]NUMERICAL SIMULATIONS OF HYDRODYNAMIC BEHAVIORS IN CONICAL SPOUTED BEDS[J]. C. J. Lim. China Particuology Science and Technology of Particles. 2006(Z1)
博士论文
[1]流化床内高浓度气固多相流动和燃烧的数值试验研究[D]. 查旭东.浙江大学 2002
本文编号：3678463
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3678463.html
