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循环流化床气固两相流动力特性的三维数值模拟

作 者: 任永强
导 师: 王永生
学 校: 华北电力大学
专 业: 热能工程
关键词: 循环流化床 气固两相流动 数值模拟
分类号: TK229.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2000年
下 载: 709次
引 用: 3次
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内容摘要


循环流化床燃烧技术现已被公认为一种清洁高效的燃烧技术,为经济有效地解决日益严重的能源短缺和环境污染问题带来了希望,所以倍受世界各国动力工作者和政府决策者的重视,因而也得到了迅猛的发展。在基础研究方面,目前对循环床内流动和传热情况都没有准确的认识,对合适的循环流化床内固体颗粒浓度的确定十分困难,对物料内循环的定量分析还缺乏有效的手段。概括起来讲,就是对循环流化床床内的动力特性还没有定性的描述和认识。这严重地阻碍了对循环流化床的设计和优化。 循环流化床气-固两相流体动力特性的研究,是循环流化床研究的重要方面,目前对床内颗粒运动的数值计算的研究仍处于初级阶段。本文是在湍流气固两相流动的基础上,利用前人对气固两相流动的研究结论,视床内颗粒的流动为稠密悬浮流,根据N-S(纳维埃-斯脱克斯)方程组分别对床内气固两相流动进行描述,采用双流体模型加上k-ε-k_p两相湍流模型对方程组进行封闭,再通过有限区域法将微分方程组离散为差分方程,采用多相流动的数值解法——IPSA算法,对循环流化床中气固两相流的流动特性进行数值模拟。以此从理论上来验证实验结果对循环流化床内两相流动力特性给出的描述。 本论文是应用大型通用流体计算程序PHOENICS来编写计算程序的,程序语言是建立在计算流体力学各种计算功能之上的二次语言,很好地完成了预期目标。通过对计算结果的分析,验证了:循环流化床的压力沿床高的变化受到空塔速度和循环物料量的影响;床内存在颗粒浓度轴向和径向的不均匀分布;当操作条件一定时,截面的颗粒速度沿床高逐渐增大。这说明使用大型计算程序PHOENICS来模拟循环流化床中的气粒两相流动比较方便和直观,用双流体模型来描述床内流动是可行的。

全文目录


第一章 循环流化床锅炉的发展概况  5-21
  1-1 循环流化床锅炉的发展概况  5-10
  1-2 循环流化床锅炉的原理  10-15
  1-3 循环流化床技术的研究现状及课题的意义  15-21
第二章 流动模型的建立  21-27
  2-1 基本守恒方程组的建立  21-23
  2-2 流动模型的选择  23-27
第三章 流动微分方程的离散化  27-37
  3-1 积分区域的网格化  27
  3-2 控制微分方程的离散化  27-29
  3-3 差分方程的建立  29-37
第四章 离散化方程的求解  37-47
  4-1 单个变量代数方程求解  37-40
  4-2 多个变量的联立求解  40-45
  4-3 增强计算稳定性和收敛性的措施  45-47
第五章 PHOENICS环境下用户应用程序的设计  47-54
  5-1 PHOENICS的基本结构  47-48
  5-2 PHOENICS在本文中的应用  48-54
第六章 计算结果与分析  54-64
  6-1 计算装置简介  54-56
  6-2 计算结果与讨论  56-62
  6-3 结论与展望  62-64
参考文献  64-67

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 各种类型锅炉 > 燃煤锅炉
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