氣固流化床流化質(zhì)量的CFD模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的開(kāi)題報(bào)告

氣固流化床流化質(zhì)量的CFD模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景及意義隨著流化床技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)其氣固流化質(zhì)量的研究日益重要。氣固流化床的流化質(zhì)量直接影響到工業(yè)生產(chǎn)中的流體力學(xué)性質(zhì)，如傳質(zhì)、傳熱、傳質(zhì)率以及燃燒效率的提高。因此，深入研究氣固流化床的流化質(zhì)量，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全與效率，提高資源利用率具有現(xiàn)實(shí)意義。在已有的研究中，CFD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于氣固流化床的流化質(zhì)量研究。CFD可以模擬氣固兩相流場(chǎng)的復(fù)雜性，計(jì)算氣固顆粒之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而預(yù)測(cè)流化床中物質(zhì)的傳輸性質(zhì)并提高流體力學(xué)性質(zhì)。但是，由于氣固流化床的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流化床的顆粒運(yùn)動(dòng)受多個(gè)因素影響，如顆粒粒徑、密度、形狀等，因此，建立有效的氣固流化床模型并進(jìn)行驗(yàn)證是必要的。因此，本研究旨在通過(guò)使用CFD技術(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究氣固流化床的流化質(zhì)量，探究氣固流化床中顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立氣固流化床模型并驗(yàn)證其正確性，為氣固流化床的流體力學(xué)性質(zhì)研究提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。二、研究?jī)?nèi)容（1）對(duì)氣固流化床的流化質(zhì)量進(jìn)行研究，并建立數(shù)學(xué)模型（2）通過(guò)MATLAB對(duì)流化床的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與CFD模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證氣固流化床模型的正確性（3）對(duì)氣固流化床的顆粒運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，探究顆粒運(yùn)動(dòng)的規(guī)律（4）在已有的研究基礎(chǔ)上，探究氣固流化床流化質(zhì)量與氣固顆粒參數(shù)之間的關(guān)系三、研究方法（1）構(gòu)建CFD模型進(jìn)行模擬：通過(guò)ANSYSFluent軟件構(gòu)建氣固流化床模型，對(duì)氣固兩相流場(chǎng)進(jìn)行模擬，并對(duì)氣體速度、顆粒流動(dòng)等進(jìn)行分析；（2）實(shí)驗(yàn)研究：通過(guò)設(shè)計(jì)氣固流化床實(shí)驗(yàn)，獲取不同工況下的數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并與CFD模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（3）數(shù)值計(jì)算：利用MATLAB對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析（4）分析顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律：通過(guò)CFD模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析氣固流化床中顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并探究與氣固顆粒參數(shù)的關(guān)系。四、預(yù)期成果通過(guò)本研究，將建立氣固流化床的數(shù)學(xué)模型，并證明其正確性。還將獲得中氣固流化床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，驗(yàn)證CFD模擬的正確性。同時(shí)，將探究氣固流化床中顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并提出氣固顆粒參數(shù)對(duì)流化質(zhì)量的影響。五、研究難點(diǎn)（1）氣固流化床流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，顆粒運(yùn)動(dòng)受多種因素影響，如顆粒粒徑、密度、形狀等，因此建立有效氣固流化床模型是有挑戰(zhàn)性的（2）CFD模擬需要耗費(fèi)大量時(shí)間和計(jì)算資源，在模型的構(gòu)建和模擬過(guò)程中需極為謹(jǐn)慎六、研究方案（1）收集氣固流化床流體力學(xué)性質(zhì)的文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（2）通過(guò)ANSYSFluent軟件構(gòu)建氣固流化床模型，模擬氣固兩相流場(chǎng)，并對(duì)顆粒流動(dòng)特性進(jìn)行分析（3）設(shè)計(jì)氣固流化床實(shí)驗(yàn)，獲取工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理（4）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行MATLAB處理，計(jì)算氣體速度、顆粒運(yùn)動(dòng)、顆粒徑、顆粒密度、顆粒形狀等參數(shù)，并與CFD模擬結(jié)果進(jìn)行比對(duì)（5）分析氣固流化床顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并探究氣固顆粒參數(shù)與流化質(zhì)量之間的關(guān)系七、研究進(jìn)度安排（1）2021年9月-10月：文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（2）2021年10月-2022年2月：氣固流化床建模和CFD模擬（3）2022年3月-2022年6月：實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)處理（4）2022年7月-2022年9月：顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和數(shù)據(jù)綜合整理（5）2022年10月-2022年12月：論文撰寫(xiě)、修改和答辯八、參考文獻(xiàn)[1]唐功利,王華升.氣固流化床模擬中的顆粒模型研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2007,35(3):283-288.[2]張志超.氣固流化床中顆粒流動(dòng)數(shù)值模擬研究[D].青島科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2012.[3]王學(xué)海,劉紅梅.顆粒特性對(duì)流化床流化質(zhì)量的影響數(shù)值研究[J].化工進(jìn)展,2008,27(2):