2011
年
6
月
Jun.
2011
基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟
朱博王强郭慧军张潇玲杜明俊
2
(
1.辽宁石油化工大学化学与材料科学学院，辽宁抚顺
113001;
2.
中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公
司，河北任丘
062552
)
摘
要:为解决低流化风速下采用
Syamlal-O'
Brien
曳力模型计算流化床内流化过程误差较大的问题，选择曳力模
型预测初始最小流化条件，结合实验数据，修正
Syamlal-O'
Brien
曳力模型，并采用双欧拉模型对均匀床内低速气固两相
流场进行数值计算.结果表明·修正
Syamlal-O'
Brien
曳力模型计算结果略小于实验结果，最大相对误差为
4.4%
，但轴向
压降变化趋势相同，能够满足工程实际要求，可以描述低速气固两相流动相互作用物理过程.
关键词:流化床;两相流;双欧拉模型;数值计算
中图分类号
:TQ545
文献标识码
:A
文章编号:
1000
-189
1(
2011)03
- 0104 -
05
引言
目前，对流化床床层内复杂动力学特性的研究，虽然取得一定的进展，但存在许多问题，如气固相间曳
力的选择、颗粒相间作用机制、边界条件处理、揣流模型选取等，研究大多依赖经验技术和半经验理论.随
着计算机科学及数值分析的不断发展，逐渐形成气固两相流动数值模拟学科，预报流化床工作的全过程，
并为工程流态化装置的优化和放大设计提供一种新的手段.
人们对气固流化床内两相流场进行研究[I
-8J
并取得一些有意义的成果.
Alder
B
J
等
[4J
首次在分子
系统相间扩散数值模拟中提出硬球模型.
Moon S
J
等
[5J
采用数值方法研究三维振动流化床中勃性颗粒的
动力学行为，并发现瞬时振动产生的巨太张力有助于降低教性颗粒形成的聚团.何成佳
[6-7J
等研究细粉催
化剂在流化床中的密度分布规律，并得出分布图和关系式.
Gidaspow
D[8J
提出把颗粒作为连续相处理的
双流体模型，并且成功预测鼓泡床流体力学行为.杨太阳等
[9J
在双流体模型基础上发展针对气泡的模拟程
序，成功模拟鼓泡床中气泡频率、速度、长度特征及颗粒循环状态.
对于气固两相流动，相间曳力是表征两相之间相互作用和动量交换的重要参
数，决定数值计算总体的准确性[叫.对于低流化风速下，采用
Syamlal-O
'Brien
曳
力模型计算床内流化过程误差较大
[11-12J
结合实验数据，笔者对
Syamlal-O'
Brien
曳力模型进行修正，利用
FLUENT
软件自带的双欧拉模型对均匀床内低速气固
两相流场进行数值计算，为进一步改善和推动气固两相流动数值模拟的发展提供
依据.
μ4
斗
气体
第
3
期
No. 3
第
35
卷
Vo
l.
35
大庆石油学院学报
JOURNAL OF DAQING PETROLEUM
INSTITUTE
CCJ[
O
om.-
流化床物理模型
(单位
:m)
固体
!••
图
1
模型修正
实验和数值模拟采用高1.
00
m
，直径为
o.
15
m
带分布板的鼓泡床，人口空气
流速为
O.
25
m/s.
顶部压力为标准大气压，固相区充满粒状固体，体积分数为
55%
，简化的流化床物理模型见图1.利用
Gambit
进行建模和网格划分.采用结构
化矩形网格进行单元划分，并通过床层压降确定模型最适宜的网格数
(30
480
个)
.
1
收稿日期
:2010-11-20;
审稿人:付海龙;编辑:任志平
基金项目:辽宁省创新基金项目
(2006T088)
作者简介:朱
博
0986
一)
.男，硕士生，主要从事石油化工设备优化方面的研究.
104 •
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