振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性數(shù)值模擬的中期報(bào)告

振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性數(shù)值模擬的中期報(bào)告摘要：振動(dòng)流化床是一種特殊的流化床，具有其它流化床不具備的特點(diǎn)，可以在很大程度上提高反應(yīng)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。本文基于ANSYSFluent軟件，對(duì)振動(dòng)流化床的內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。首先，建立了振動(dòng)流化床模型，確定了計(jì)算域的邊界條件和網(wǎng)格劃分方案。然后，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、DISCRETE相變模型和多相流模型，對(duì)振動(dòng)流化床內(nèi)部的氣-固、氣-液-固三相流動(dòng)和傳熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到了不同振動(dòng)頻率下的振動(dòng)流化床內(nèi)部的流動(dòng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)。研究結(jié)果表明：振動(dòng)頻率對(duì)振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性有明顯影響，適當(dāng)增加振動(dòng)頻率可以提高反應(yīng)速率和傳熱效率。關(guān)鍵詞：振動(dòng)流化床；內(nèi)部流動(dòng)；傳熱特性；數(shù)值模擬引言：振動(dòng)流化床是一種特殊的流化床，具有其它流化床不具備的特點(diǎn)，可以在很大程度上提高反應(yīng)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。近年來(lái)，振動(dòng)流化床在化工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，例如催化劑制備、顆粒干燥、高分子材料制備等。本文旨在對(duì)振動(dòng)流化床的內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行研究，為深入了解振動(dòng)流化床的性能和優(yōu)化化設(shè)計(jì)提供理論支持。本文采用ANSYSFluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，建立了振動(dòng)流化床的模型，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、DISCRETE相變模型和多相流模型，對(duì)振動(dòng)流化床內(nèi)部的氣-固、氣-液-固三相流動(dòng)和傳熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。方法：建立振動(dòng)流化床模型在建立振動(dòng)流化床模型時(shí)，首先根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了幾何建模，并確定了計(jì)算域的邊界條件和網(wǎng)格劃分方案。為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，選用了六面體形式的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，盡量減小了網(wǎng)格的不規(guī)則性。數(shù)值模擬方法本文采用ANSYSFluent軟件進(jìn)行振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性的數(shù)值模擬。模擬中采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、DISCRETE相變模型和多相流模型。標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型用于計(jì)算流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，DISCRETE相變模型用于處理顆粒蒸發(fā)和冷凝過(guò)程，多相流模型用于模擬氣-固、氣-液和氣-液-固三相流。計(jì)算條件振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性的數(shù)值模擬中，設(shè)定了不同頻率（0.5Hz、1.0Hz和1.5Hz）、不同氣體流量（5L/min、10L/min和15L/min）和不同氣體溫度（300K、400K和500K）的計(jì)算條件。結(jié)果與討論：流場(chǎng)分析通過(guò)數(shù)值模擬，得到了不同振動(dòng)頻率下的振動(dòng)流化床內(nèi)部的流動(dòng)場(chǎng)。結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，振動(dòng)頻率對(duì)振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)有影響。隨著振動(dòng)頻率的增加，床層內(nèi)的顆粒排布更加均勻，間隙變小，床層均布性更好，相對(duì)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)速率也會(huì)更快。溫度場(chǎng)分析通過(guò)數(shù)值模擬，得到了不同振動(dòng)頻率下的振動(dòng)流化床內(nèi)部的溫度場(chǎng)。結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，振動(dòng)頻率對(duì)振動(dòng)流化床內(nèi)部溫度場(chǎng)分布有一定的影響。隨著振動(dòng)頻率的增加，床層內(nèi)的溫度分布更加均勻，相對(duì)來(lái)說(shuō)，傳熱效率也會(huì)更高。結(jié)論：通過(guò)數(shù)值模擬得到的振動(dòng)流化床內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性分析結(jié)果表明：振動(dòng)頻率對(duì)振動(dòng)流化床的內(nèi)部流動(dòng)和傳熱特性有明顯影響，適當(dāng)提高振動(dòng)頻率可以提高反應(yīng)速率和傳熱效率。參考文獻(xiàn)：[1]李丹,宋紅艷,王慶革.基于FLUENT的流化床分析[J].河南化工,2008,3:52-54.[2]伍勇,劉金濤,劉麗華.基于FLUENT的流化床數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[J].化工建設(shè)與設(shè)計(jì),2018