曳力
- 单个焦炭颗粒在燃烧环境中的曳力研究
构建了单个颗粒的曳力模型，并根据不同的颗粒形态和工况提出了相应的修正，使得相关模型得到了广泛的应用[1-4].但是，多数研究主要集中于冷态环境，而对燃烧环境的研究较少.近年来，研究者较多地关注于颗粒表面在特定情况下存在的斯蒂芬流对颗粒受力及其表面附近的流场结构的影响.Kurose 等[5]与Chen 等[6]采用数值模拟方法，通过在颗粒表面设置速度源分别研究了斯蒂芬流对单个颗粒以及颗粒群的曳力的影响，但是，他们均将颗粒置于常温环境，没有考虑在燃烧环境下气体
燃烧科学与技术 2022年6期2023-01-10
- 基于欧拉-欧拉方法的气液两相流数值模型发展综述1)
2所示。FD代表曳力，是由气相与液相之间的相对运动引起的；FL代表升力，是由垂直于气泡运动方向的压差所引起的侧向力；FWL代表壁面润滑力，是由壁面附近的滑移速度产生的；FTD代表湍流扩散力，代表由液体湍动对气泡引起的牵引力；FVM代表虚拟质量力，是由相对加速度的变化而产生的力。相间力的选用会直接影响到数值计算的收敛性，所以进一步优化相间作用力模型是该方向的突破口[4]。图2 气液相间作用力示意图[5]Fig.2 Illustration of the in
力学与实践 2022年5期2022-10-21
- 基于竖直圆管空气-水两相流实验的相间曳力模型研究
相间阻力具体包括曳力、升力、虚拟质量力、巴塞特力、壁面润滑力和湍流耗散力。在基础实验和模型应用中，相间曳力起主要作用，国际上针对相态分布和相间曳力已经开展了一些实验和理论研究工作[1]。Clift等[2]较早基于气泡雷诺数提出曳力系数分段关系式，但该模型只适用于单个及球形气泡。Ishii等[3]结合大量实验数据，进一步考虑气泡形状和流型影响，建立了适用于气泡和液滴的曳力模型，并外推适用于多颗粒流动状态。Kataoka等[4]、Dang等[5]、乔守旭等[6
原子能科学技术 2022年8期2022-09-06
- 基于鼓泡流化床的新型曳力模型的验证分析
般情况下，相较于曳力，其他作用力可忽略不计，因此仅考虑曳力作用，进而曳力系数的选择对于流化床的模拟精度影响很大［6］。TFM包含常用的曳力模型，即Wen Yu模型、Ergun模型和Gidaspow模型等均匀模型，其中前两者均有其合适的颗粒体积分数范围；而Gidaspow模型虽然没有具体颗粒体积分数范围限制，但没有考虑气泡和颗粒团簇等非均匀结构。气泡和颗粒团簇的特性很大程度上会影响流化床的流体动力学和运行效率［7-10］，因此引出介尺度结构的亚网格曳力模型［
动力工程学报 2022年8期2022-08-19
- 预测天然气斜井临界携液流量新方法
直井携液模型，将曳力系数取为0.44。杨文明等[6]分析了天然气斜井中液滴的受力情况，假设液滴沿井筒方向运动，不与管壁发生摩擦，这在斜井的实际生产中显然是不合理的。李丽等[7]以Turner模型为基础，考虑井斜角的影响，建立了斜井携液模型，但该模型未考虑曳力系数变化对临界携液流量的影响。Turner假设气井中液滴的雷诺数(Re)范围为1041 模型建立1.1 数学模型在天然气斜井中，液滴受力如图1所示。根据液滴质点受力分析可知，如果液滴在井筒中间运动，液滴
石油与天然气化工 2022年4期2022-08-18
- 下行床入口分布器的计算流体力学模拟研究
并参考下行床结构曳力模型[17]，利用计算流体力学(CFD)软件模拟下行床反应器轴向流动过程，考察不同气速(Ug)和颗粒循环量下的下行床轴向固含率分布变化，以及气速和颗粒循环量对床层颗粒增浓的影响。1 下行床入口分布器的结构及模拟设置1.1 入口分布器结构设计的下行床新型入口分布器结构和对比文献[7]入口分布器结构如图1所示，其中后者是目前颗粒循环量最高的入口分布器。由图1可知，新型入口分布器和文献[7]入口分布器均为圆筒形对称结构，上部为圆柱形，下部为锥
石油炼制与化工 2022年8期2022-08-09
- 基于介尺度稳定性条件的多相流曳力与群体平衡模型
平均作用力，包括曳力、升力、虚拟质量力、湍流扩散力以及壁面润滑力等[3]。聚并破碎核函数针对的是分散相内部的相互作用，描述分散相聚并破碎过程的动力学，包括聚并速率模型、破碎速率模型以及子气泡分布模型[4,5]。湍流模型用于封闭速度脉动产生的额外应力，包括大涡模拟和雷诺平均湍流模型。尽管多流体模型框架经过严格的数学推导，解决了宏观输运尺度的动量传递问题，但将多相流的物理复杂性转嫁到封闭子模型中，关键科学问题并没有解决。从介科学角度发展介尺度物理模型，解析多相
化工学报 2022年6期2022-07-06
- 气固流化系统多尺度跨流域EMMS建模
2-3]，且相间曳力关系的合理构建是模拟取得成功的关键[2-6]。目前主要有三种相间曳力建模方法。（1）经验参数修正法[5-8]。通过对比实验和模拟数据，逆推出曳力系数的修正关系。例如，根据实验获得的最小流化速度及空隙率对传统均匀曳力模型进行校正[7]；或采用恒定的团聚物直径（dcl）替代均匀曳力模型中的单颗粒直径（dp）来计算实际曳力系数[8]等。这类方法的主要缺点是缺乏对物理机制的分析，因而模型的可拓展性较差。（2）滤波函数法[3,9-15]。通过滤波
化工学报 2022年6期2022-07-06
- 气固流化床介尺度结构形成机制及过滤曳力模型研究进展
15]，气固相间曳力受到介尺度结构影响的同时也影响着介尺度结构的演化。认清二者间相互作用，并构建考虑介尺度结构影响的曳力模型，有助于提升反应器内部流动的预测能力，是进一步探索结构对质量和能量传递影响的基础，也是数值模拟技术在反应器设计、优化、放大及智能控制等方面推广应用的重要前提。近二十年来，诸多研究者在介尺度结构对曳力影响机理和考虑介尺度结构影响的曳力建模方法方面展开了探索，形成了两类主流模型：以能量最小原理多尺度（energyminimization
化工学报 2022年6期2022-07-06
- 二维喷动床 CFD -DEM 模拟中曳力模型的影响
重要的作用力，即曳力的计算需要引入额外的曳力模型，曳力模型的精度很大程度上决定了未解析CFD -DEM模拟的准确性，因此研究不同曳力模型对模拟结果的影响具有重要意义。目前，关于曳力模型的比较研究大多是在传统流化床中进行的[22-24]，有些在喷动床中进行的其计算域的离散使用的也是结构化网格[11]，在非结构化网格喷动床中进行的比较研究还未见报道。综上，本文基于未解析CFD -DEM和非结构化网格，使用7个曳力模型分别对锥底喷动床内气固两相运动进行了数值模拟
计算力学学报 2022年3期2022-07-04
- 基于超声驻波场的水下颗粒操控研究
到由声流场产生的曳力的影响。这里的声流场也是声波的非线性效应产生的，它是由介质的黏性衰减导致声场的空间梯度发生变化，介质振元的净位移不为零引起的全局流动[14-15]。文献[16-17]在现有理论的基础上利用无粘声波散射理论的远场解表示粒子上的辐射力，将此解扩展到靠近粒子的近场区域，然后将其与粒子声边界层中不可压缩的黏性流动问题的解进行匹配，重新推导了黏性流体中的声辐射力公式。本文基于 Bruus的粘性介质中的声辐射力理论，建立了超声驻波场驱动下的水下颗粒
声学技术 2022年2期2022-05-17
- 管内过冷流动沸腾CFD模型参数敏感性研究
的相互作用力，如曳力和非曳力等，因此更适合采用两流体模型描述。体积守恒方程(流场中气体与液相体积分数(αl、αg)之和为1)：αl+αg=1(1)连续性方程：(2)动量方程：(3)能量方程：(4)1.2 相间质量、能量及动量传递气液相间的质量传递速率取决于从液体侧和蒸汽侧到相间饱和界面的传热。假设两相间的能量传递均通过交界面进行，则有：Qlg=hlga(Tsat-Tl)(5)Qgl=hgla(Tsat-Tg)(6)式中：Qlg和Qgl分别为气液界面与液相和
原子能科学技术 2022年3期2022-03-26
- 基于不同曳力模型的鼓泡流化床CFD-DEM数值模拟与试验研究
粒动力学理论认为曳力是气固两相流系统中最主要的力，当流体施加在颗粒上的曳力平衡颗粒自身重力时，颗粒悬浮[4].不同学者根据大量的试验结果总结出多种不同的曳力模型，目前在DEM模型架构下，应用于流化床中气固两相流的曳力模型主要有Ergun，Wen & Yu，Syamal- O′Brien，Gidaspow，Di Felice，Huilin & Gidaspow这6种[5-8].由于试验环境以及流化床内部流动的复杂性，在计算颗粒两相流场时对曳力模型的选择一直是
排灌机械工程学报 2022年1期2022-01-27
- 循环流化床锅炉炉膛流动特性数值模拟进展
拟的关键因素——曳力模型，对模拟中多相流模型和曳力模型的耦合进行阐述，分析当前研究存在的不足，探讨未来CFBB气固两相流动模拟的发展方向。1 炉膛流动特性模拟研究进展炉膛内固相的流态化现象是CFBB最典型的特征，模拟须从气固多相流模型入手。根据对固相的描述，目前已有的多相流模型分为基于欧拉-欧拉(E-E)方法的双流体模型(Two Fluid Model,TFM)和基于欧拉-拉格朗日(E-L)方法的离散元(Discrete Element Model,DEM
煤炭学报 2021年10期2021-11-10
- 基于电场和流场耦合的FCC油浆脱固性能分析
中受到介电泳力、曳力和重力的作用而被吸附到填料球表面，其中介电泳力是颗粒运动的主要驱动力。当电介质颗粒位于介电液体中时，在非均匀电场的作用下，固相颗粒会被极化成1个偶极子。这是因为电场不均匀时，电场内不同位置处的极化电荷受到的电场力不同，不同极化电荷受到的电场力的矢量叠加，固体颗粒表面宏观上表现为受到1个净力，即为介电泳力。该理论首先由Phol于1951年提出[23]，颗粒所受介电泳力(FDEP,N)表达式如式(1)所示。(1)式中：dp表示固相颗粒的直径
石油学报（石油加工） 2021年5期2021-09-04
- 三维单旋导向挡板鼓泡流化床内气固流动的CPFD 模拟
法耦合Igci 曳力模型，对三维单旋导向挡板鼓泡流化床内的气固流动进行模拟，首先将轴向和径向时均固含率分布模拟结果与实验数据进行对比来验证计算方法的可靠性，随后考察有、无内构件时鼓泡流化床内的气泡平均当量直径分布和气体停留时间分布。2 计算方法2.1 C PFD 数学模型使用CPFD Barracuda 软件对单旋导向挡板鼓泡流化床进行模拟。在CPFD 中，气相被视为连续相，通过Naiver-Stokes 方程来描述，颗粒被视为离散相，通过拉格朗日框架下的
高校化学工程学报 2021年4期2021-09-01
- 高马赫数低雷诺数条件下圆球绕流曳力系数
引 言圆球绕流曳力系数（drag coefficient，CD）是流体力学研究的重要基础问题，其可作为量化指标广泛应用于航空航天、医药加工、石油化工及能源工业等领域中。在通常的不可压缩连续流体中，圆球绕流曳力系数CD被认为是雷诺数（Reynolds number，Re）的函数，一百多年来的国内外学者也对此进行了详尽研究。而在飞行器涉及的高速高空环境中，往往伴有高马赫数的可压缩性以及高努森数条件下的稀薄效应，CD不仅与Re相关，还与马赫数（Mach num
空气动力学学报 2021年3期2021-06-24
- 基于介尺度曳力模型双组分颗粒混合的CFD模拟
现象。双组分气固曳力模型的构建对于多组分气固流化床系统的数值模拟具有十分重要的作用。Beetstra等[16]基于格子玻尔兹曼模拟的方法获得应用于多组分系统的校正因子。Olaofe等[17]使用此校正因子对双组分流化床内颗粒的混合和分离特性进行数值研究，发现源于直接数值模拟(direct numerical simulation, DNS)方法的曳力关系式可以获得更好的模拟预测结果。Zhang等[18]应用离散颗粒方法，通过比较颗粒分离程度和气泡生成频率对
中国粉体技术 2021年4期2021-06-23
- 静电除尘器中纳米颗粒运动与荷电特性*
踪(考虑库仑力、曳力及布朗力)，颗粒的荷电速率利用Lawless和Sparks[12]提出的综合荷电方程来计算。1.1 气相控制方程在工业ESP中，由于离子风效应的干扰，绝大多数ESP内的流场处于紊流状态，只有少数双区ESP能达到接近层流状态[13]。因此，本文采用雷诺时均湍流模型(Reynolds averaged Navior-Stokes model,RANS)对ESP内的流场进行数值模拟。对于稳态湍流，控制方程如下：质量守恒方程(1)动量守恒方程f
中国科学院大学学报 2021年3期2021-05-18
- 气井井筒条件下单液滴动力学特征及其携带临界气流速
滴为圆球状，液滴曳力系数和破碎韦伯数分别取为0.44和30，并认为若气流能将环状流场中的最大液滴带出井口，则气井不会积液。Turner单液滴模型因简单，便于计算，四十年来被各大油田广泛应用。然而在工程应用中发现，很多气井携液产气量与Turner模型预测值相差较大，为此国内外学者对气井连续携液理论开展了大量的研究工作。Coleman等［3］、Nosseir等［4］、李闽等［5］、周德胜等［6］、王志彬等［7-12］分别考虑油压、流型(层流或湍流)、液滴群聚效
石油钻采工艺 2021年5期2021-04-25
- 拟泡-乳曳力模型在大型高温费托流化床反应器中的CFD模拟研究
时需要结合非均匀曳力模型对曳力进行修正[10]，以考虑网格尺度内未被解析的局部非均匀结构(或称介尺度结构)对气固流场产生的影响。Wang等[10]采用SGS模型，验证了使用200倍粒径粗网格可以得到与试验结果一致的固含率分布情况。气泡作为气固鼓泡流化床中最典型的非均匀结构特征，对气固相间曳力具有决定性影响。要建立可靠的非均匀曳力模型，需考虑气泡尺寸对曳力的影响。然而，现有的非均匀曳力模型均是在双流体模型的基础上对传统气固曳力进行修正，以气含率函数的形式体现
洁净煤技术 2021年1期2021-04-21
- 液固流化床内双组分颗粒流动数值模拟
受到周围流体给的曳力（包含颗粒所受到周围流场的压力梯度力）；Fp，coll为颗粒的碰撞力（软球碰撞模型）［8］。 t时刻固相中的第m相中颗粒p在k-th网格内所受到的曳力为：其中，▽pl，k是在k-th网格中心的压力梯度；Vp是颗粒p的体积；βlm是k-th网格内局部的曳力系数；αsm是固相中m-th相颗粒的体积分数；ul（Xk）是k-th网格内液相速度；usm（Xk）是网格内m-th相颗粒的局部平均速度。 这里的曳力系数采用适用于多组分的BVK曳力模型［
化工机械 2021年1期2021-04-19
- 喷砂冲蚀实验中颗粒轨迹的数值预测*
为砂粒对气体的反曳力，FM为Magnus 升力的反作用力；Fother为其他的粒子附加力，如虚拟质量力等，计算中因空气密度相对较小而忽略。2.2 粒子追踪方程忽略其他附加力时，粒子运动满足动量方程常微分方程：式中：up为粒子速度，fD为曳力提供给粒子的加速度，fM为Magnus 升力提供给粒子的加速度，ρp为颗粒密度，d 为颗粒径，CD为曳力系数，Re 为颗粒雷诺数。砂粒的旋转运动对其运动轨迹具有明显影响，粒子的角动量方程常微分方程为：3 数值模型与结果分
爆炸与冲击 2021年2期2021-03-10
- 催化裂化中可压缩湍流气固两相数值模拟
结果分析3.1 曳力的分布曳力是表示气固两相的相互作用和动量传递的重要参数，曳力大小决定了气流对于催化剂颗粒的运动影响[13]。曳力的分布采用Wen&Yu模型：Fdrag=Fden+Fint(9)式中，Fdrag——曳力Fden——颗粒密相的曳力Fint——颗粒相互作用相的曳力其中：Fint=βintuf(10)Fden=εpβdenuc(11)式中，εp——颗粒的体积分数uc——气流穿过颗粒的速度uf——气流绕过颗粒的速度βint，βden——曳力函数其
液压与气动 2021年2期2021-02-03
- 连续操作密相流化床颗粒停留时间分布特性模拟放大研究
9]采用EMMS曳力模型预测了四种不同尺度的甲醇制取烯烃反应器的流动特性，认为化学反应动力学模型通常是通过对微尺度流化床实验数据进行拟合得到的，可能并不适用于较大尺寸的反应器。Zhang 等[10]采用CFD-DEM 方法证明了在保证流化床底部进口气流均匀的情况下，增加流化床长度对煤和煤矸石颗粒分离程度的影响并不大。此外，Gu 等[11]采用多相流质点网格法（multiphase particle-in-cell，MP-PIC）对循环流化床（circula
化工学报 2021年1期2021-01-30
- 流化床内多组分颗粒传质过程模拟
；p为压力；β为曳力系数；为向量微分算子符号；下角标j为三维空间中另一个方向。第m相颗粒的压力张量τmij及动力黏度μm为：(5)(6)式中：η为颗粒弹性恢复系数；δ为固相与壁面间夹角的角系数；g0为径向分布函数，是用来描述固相间相对空间位置关系的统计函数；μ为动力黏度；μ*为特征动力黏度；α为动力黏度修正因子；下角标b为气泡相。固相间摩擦应力的表征引用Srivastava等[13]提出的模型，其中摩擦应力pf、临界状态摩擦应力pcr和黏性系数μf为：(7
动力工程学报 2021年1期2021-01-21
- 流化床中气固两相流数值模拟技术研究进展
颗粒克服气固相间曳力下落并经内构件的作用均匀分布在床层，CO2气体既为流化介质又参与反应，主要解决固体颗粒与气体反应后生成固体颗粒的技术难题，有效保证了气固两相的充分接触，减少了固体颗粒的轴向返混，提高了反应效率。近年来，对气固流化床的数值模拟研究主要集中在曳力模型修正和耦合算法、气固两相流场分布及固体颗粒的流动特性等方面，但也有少量文献涉及到传质与反应特性的模拟研究。通过对前人工作的总结，了解了数值模拟技术在气固两相流方面的研究进展与现状以及未来的发展方
化工机械 2021年3期2021-01-06
- 液固流态化动态过程中相间作用力的数值模拟及实验验证
lavalle 曳力模型[14]的可靠性。大量研究结果表明相间作用力是双流体模拟的关键因素[15]，理论上包括曳力、升力、虚拟质量力和Basset力等[16]，其中曳力是流体对颗粒动量输运的最主要作用力[17]，升力是颗粒周围非对称性流场和/或颗粒自身旋转导致的横向力[18]，虚拟质量力和Basset 力为颗粒与流体存在相对加速度时受到的非恒定作用力[19-20]。已有研究[21-23]主要关注曳力的影响行为，张仪等[23]评价了Gidaspow 和Sya
化工学报 2020年11期2020-11-18
- 农药雾滴空间运行中的变形特征分析
靶标撞击、所受的曳力大小等都有着重要作用，会直接影响雾滴的飘移损失与界面流失等。QUAN 等[31]利用耦合了移动网格相界面追踪的三维有限体积交错网格法模拟了液滴在加速气流中的运动情况，分析了液滴的形变状态及附近气流的速度场变化。结果表明，变形过程中液滴的非稳态曳力总是比同等雷诺数下液滴的稳态曳力大，同时降低表面张力和黏度会增大液滴的形变量，导致曳力增加，而密度比对液滴动力学影响不显著。QU 等[32]用ANSYS Fluent 软件对非对称流中的减速液滴
化工进展 2020年10期2020-10-20
- 考虑液滴变形和流动条件的气井连续携液预测新方法
，二者均没有考虑曳力系数对携液能力的影响，将曳力系数取为常数，而高度湍流区雷诺数的变化对曳力系数影响较大，从而使模型的计算结果与现场实际数据存在较大偏差。此后，考虑到曳力系数随雷诺数变化而变化，引入曳力系数计算模型计算气井中液滴的曳力系数，但他们所采用的曳力系数计算模型不适用于高度湍流区曳力系数的计算[5-10]。Nosseir等[11]考虑了不同流动条件下曳力系数与雷诺数的关系，但其模型将高度湍流区的曳力系数取为定值0.2，误差较大。本文综合考虑了液滴变
石油与天然气化工 2020年3期2020-06-29
- 椭球体集合曳力的统计学分析
曹泽 王京盈ABSTRACT：In this study，Particle-Resolved Simulations（PRS）are performed for suspensions of different ellipsoids that are randomly oriented and the drag forces are calculated for each individual particle in the flow. The inve
科学导报·学术 2020年71期2020-06-21
- 直流电压下植被燃烧颗粒在火焰间隙中的运动分析
燃烧颗粒物在流体曳力和电场力等因素作用下,飘浮到线路下方空间,进一步形成较大颗粒链并桥接部分间隙,同时颗粒在输电线路下方漂浮时会使局部电场畸变发生放电,进而造成整个间隙击穿[11-12].首先分析颗粒荷电情况,许多学者对于风沙荷电、静电除尘方面的颗粒荷电进行了大量研究.刘云鹏、耿江海等分析了沙尘荷电的机理,并通过试验探究了沙尘等因素对空气间隙击穿的影响,结论表明在短间隙内,荷电沙尘会降低击穿电压[13-15]；王宇、姚强等分析了在电场下碳氢化合物燃烧的小尺
三峡大学学报(自然科学版) 2020年2期2020-04-18
- 补充风对水平管高压密相气力输送影响的模拟研究
固滑移速度增大，曳力下降[16]。因此在水平管高压密相气力输送的数值模拟中需要考虑介尺度结构效应。然而先前的数理模型采用均是Gidaspow 曳力模型[6,8,11]，该曳力模型是基于均匀化的气固两相流而构建的[17]，未考虑介尺度结构引起的曳力下降，所以不能准确地描述水平管高压密相气力输送中的非均匀结构输送特性。补充风是高压密相气力输送试验中一个非常重要的操作参数，它是由缓冲罐直接引入到输送管道中的一股风量，所以并不会影响煤粉在发送罐内的流化状态。但是由
化工学报 2020年2期2020-04-06
- 喷淋液滴在空气环境下的运动特性
ffman)力及曳力综合作用。由于本文研究中气液相密度比约为10-3量级，故附加质量力可忽略，又空气环境中近似认为空气是静止的，速度梯度可忽略，因此Magnus力、Saffman力可近似认为为零[14]。综合考虑重力Fg、浮升力Fb和曳力Fd的作用，液滴与时间相关的动量方程[12]如下：(1)式中：Md为液滴相关的质量，kg；ud为液滴速度，m/s；ua为空气速度，m/s；Ad为液滴在运动方向上的表面积，m2；Vd为液滴的体积，m3；ρa为空气密度，kg/
原子能科学技术 2020年1期2020-03-30
- 过冷沸腾多相流模拟及发动机冷却结构研究＊
力；Fdrag为曳力，是两相间最主要的力。升力方程为：式中，Cl为升力系数；αg为气相体积分数。虚拟质量力方程为：式中，ρp为p相的密度；Cvm=0.5为虚拟质量力系数。壁面润滑力方程为：式中，CWL为壁面润滑力系数；nw为指向远离墙壁方向的法向单位距离。流体对流体的曳力模型方程为：式中，Δu为两相间的速度差；CD为曳力系数；db为气泡直径。湍流离散力与曳力关系密切，其方程为：式中，μtq为动力粘度；δpq=0.75；αp为p相的体积分数。相间作用力除本身
汽车技术 2020年2期2020-02-21
- 预测倾斜气井临界携液流量新模型
受到浮力、重力和曳力3个力的影响。当处于临界状态时，液滴沿气体流动方向所受合力为0，此时牛顿第二定律可以表示为：R+Frsinθ-FGsinθ=0(1)式中:R表示曳力，N；Fr表示浮力，N；FG表示重力，N。定义液滴变形参数k为液滴迎风面直径与液滴未变形前直径之比，即：(2)式中:d为液滴迎风面直径，m；d0为液滴未变形前球形直径，m。则曳力R、浮力Fr和重力FG分别表示为：(3)(4)(5)式中：CD表示曳力系数；ρg表示气体密度，kg/m3；vc表示
石油与天然气化工 2019年3期2019-07-02
- 曳力模型及镜面系数对鼓泡床气固流场的影响
粒受到最大的力是曳力，对其运动影响最大，其他作用力如浮力、重力等数值较小，经常忽略不计［6-9］。张佳宝等［10］考察了4种不同机理的曳力模型对内流反应器中气泡运动规律及其下降管中气含率的影响，获悉了DBS-Local曳力模型下下降管中的气含率分布云图。郑晓野［11］利用Fluent软件发现不同尺寸网格对鼓泡床流态化效果模型结果影响极大，利用所开发的曳力模型可较好地计算两相流的曳力系数，能够准确地预测床内涡的分布。颗粒动力学理论常用来研究气固两相流之间的相
石油化工 2019年2期2019-03-05
- 曳力模型对流态化两相流动数值计算影响的研究
对流态化模拟中的曳力模型进行了论述，分析了EMMS理论在非均匀流动的颗粒团尺寸、内部固含率等关键参数上的缺陷、修正方法及实践验证结果。郑晓野[4]等采用改进的曳力模型对2D鼓泡流化床的流化特性进行了分析和验证，得出了更符合实际的模拟结果。郭雪岩[2]等采用欧拉-欧拉模型对Geldart D类颗粒气固流化床非定常传热流动进行了模拟，验证了6种气固传热模型的壁面传热系数实验关联式。晁东海[5]等模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型下两相流动，得到了
节能技术 2018年5期2018-11-23
- 瞬时有效磨粒数影响因素仿真研究
仅受到切削液流体曳力作用,而且还受到高梯度磁场的磁力作用[9-10].在此定义若磁性磨粒被锯丝吸附，则成为瞬时有效磨粒.理论分析进入切割区域前锯丝周围磁性磨粒受力情况，综合考虑磨粒所受的磁力、流体曳力，建立高梯度磁场下磨粒动力学模型；并利用有限元软件在一定的磁场强度下，磨浆的供浆方向、供浆速度和切削液动力黏度对瞬时有效磨粒数影响的仿真研究.1 高梯度磁场中磁性磨粒的受力分析为了分析的方便,将磁性磨粒简化为球形颗粒，体积为Vp,以其为研究对象,分析其受力情况
浙江工业大学学报 2018年5期2018-10-08
- 考虑液滴形状影响的气井临界携液流速计算模型
迎风面面积增加，曳力系数增大，液滴更易于被气流携带；②单液滴的表面自由能增加，在气相总湍流动能不变时，液滴最大直径也相应增大。本文在建立模型时做出以下假设：①液相全部以最大液滴的形式存在；②液滴为椭球形，如图1所示。基于上述假设，分析了液滴变形对液滴的最大迎风面直径、临界携液流速、曳力系数的影响，提出了新的临界韦伯数与液滴变形参数的函数关系式，并采用了考虑压力和温度影响的表面张力计算公式，最终建立了考虑液滴形状影响的气井临界携液流速计算模型。1.1 液滴最
天然气工业 2018年1期2018-02-01
- 基于EDEM-CFD耦合的内充气吹式排种器优化与试验
转动过程中所受的曳力值为指标，在入口风速为30 m/s、前进速度为8 km/h的工作条件下对3种不同型孔结构排种盘进行圆粒种子排种效果的耦合仿真，分析排种过程中圆粒种子所受曳力的变化情况及清种和压种性能。仿真结果表明：同一排种盘中，因大圆粒种子迎风面积大于小圆粒种子，所受曳力均大于小圆粒，迎风面积大的颗粒更易被清出型孔；径向内开方孔盘型孔内气流对颗粒的曳力及压附力均较大，且增大了型孔对种子在径向方向的充填容积，该盘对圆粒种子及混合种子的工作效果均较好。为验
农业机械学报 2017年11期2017-12-04
- 基于能量最小多尺度曳力模型的搅拌槽内气液两相流计算液体力学模拟及实验研究
于能量最小多尺度曳力模型的搅拌槽内气液两相流计算液体力学模拟及实验研究李新菊1，2，管小平2，杨宁2，刘明言1（1天津大学化工学院，天津 300350；2中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京 100190）采用双电导探针和欧拉-欧拉双流体模型对涡轮桨搅拌槽内局部气液分散特性分别进行了实验和三维计算流体力学（CFD）数值模拟研究。重点研究了转速对搅拌槽上下循环区局部气含率分布、全槽液相流场和湍动动能的影响。实验表明，转速对上循环区气含率分
化工进展 2017年11期2017-11-09
- bubble-based EMMS/PFB模型的建立及在加压流化床浓相段的应用
速度变化；将这种曳力模型应用到流化床浓相段的模拟，预测了床内颗粒浓度瞬时分布及沿轴向的时均值分布、颗粒的速度分布等流动行为，使流化床浓相段的气固流动行为可视化，对流化床的设计、放大有一定的指导作用。流化床；多尺度；数值模拟；气泡；两相流；流体动力学引 言加压流化床（PFB）通过增加气体密度，强化气体和颗粒之间的相互作用而改善气固流动行为，能够明显提高气固接触效率[1]。相比于传统常压流化床，加压流化床具有几个明显的优点：气固接触和混合效果好[2]，传热效率
化工学报 2017年8期2017-10-14
- 考虑界面张力和液滴变形影响的携液临界流量模型
常认为界面张力及曳力系数为常数，忽略温度及压力对界面张力、液滴尺寸及液滴变形对曳力系数的影响，造成预测携液临界流量的结果与实际结果有较大差异。为了更准确预测气井携液临界流量，首先通过分段拟合界面张力实验数据，建立界面张力公式，然后引入变形液滴曳力系数公式及液滴变形程度和液滴尺寸之间的关系式，得到考虑界面张力和液滴变形影响的携液临界流量模型。研究结果表明，温度越高，压力越大，界面张力越小，携液临界流量越小；液滴尺寸越大，液滴变形越严重，液滴高宽比越小，曳力系
石油钻采工艺 2017年2期2017-06-05
- 气泡修正多尺度曳力模型的鼓泡流化床生物质气化分析
）气泡修正多尺度曳力模型的鼓泡流化床生物质气化分析陈巨辉1,2，殷维杰1，王帅3，于广滨1，胡汀2，林枫2（1哈尔滨理工大学机械学院，黑龙江 哈尔滨 150080；2哈尔滨第703研究所燃气轮机室，黑龙江 哈尔滨150036；3哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）以双流体模型为框架，气泡修正多尺度曳力模型描述介观尺度作用影响，结合化学反应动力学方法建立生物质气化模型，模拟了鼓泡流化床内生物质气化过程。采用气泡修正多尺度曳力模型考
化工进展 2017年4期2017-04-07
- 气井不同生产条件下液滴曳力系数变化规律探讨
同生产条件下液滴曳力系数变化规律探讨钟华国1，邹翔2，蒋玉勇2，郭风军2，张沂2，李志敏2（1. 长庆油田分公司第六采气厂， 陕西 西安 710018； 2. 长庆油田分公司第一采气厂， 陕西 西安 710018）曳力系数是推导临界流速公式的重要参数，为保证临界流速公式的准确性，应对曳力系数的取值及其发展规律进行分析。本文对液滴曳力系数的计算公式进行了对比优选，并以苏里格气田实际气井作为研究对象，计算其在不同产量、压力和气液比条件下的曳力系数值，从而得到该
辽宁化工 2017年12期2017-03-19
- 颗粒群绕流传质特性的格子Boltzmann模拟
发现稀相和密相的曳力系数存在几个数量级的差异［3］，而双流体模型对微元网格内部的平均化处理却忽略了该非均匀结构的影响。杨宁等［4］利用EMMS模型考虑了宏观非均匀结构对计算网格的曳力修正，更准确地预测了快速流化床的颗粒夹带量。王维等［5］则将该模型拓展到微元网格内，实现每一个网格的两相结构相关修正。鲁波娜等［6］研究发现耦合EMMS曳力的双流体模型具有网格弱相关性，适合粗网格模拟。Zhang等［7］在传统均匀曳力模型前乘以一个系数，以此引入非均匀结构带来的
化学反应工程与工艺 2016年4期2016-09-26
- 基于EMMS模型的气固鼓泡床的模拟及气泡特性的分析
9）基于EMMS曳力模型，采用双流体的方法对气固鼓泡床内的气固流动特性进行模拟，建立基于图像处理气泡特性的分析方法，重点研究了不同表观气速下气泡在床层内分布特性，包括气泡平均当量直径、气泡速度和气泡球形度的轴向分布，以及气泡的生命周期。研究结果表明，小气泡多集中在床层底部和壁面区域，而大气泡多集中在床层中间区域。随着表观气速的增加，床层高度不断增加，气泡的球形度降低，气泡的大小、出现频率、上升速度以及生命周期均增加；然而，当表观气速增大到一定程度，继续增加
化工学报 2016年8期2016-09-18
- 基于EMMS模型的搅拌釜内气液两相流数值模拟
点研究了采用不同曳力模型时CFD模拟对搅拌桨附近排出流区两相流动的预测能力。模拟结果表明CFD能准确地预测排出流区的液相速度分布，但采用传统的Schiller-Naumann曳力一定程度上低估了排出流区的气液相间曳力，导致在完全扩散区CFD预测的分布器和桨叶下方区域气含率偏小，而基于气液非均匀结构和能量最小多尺度(EMMS)方法得到的DBS-Global曳力模型能更准确地描述完全扩散区气液搅拌釜内流动情况。与传统曳力模型相比，采用DBS-Global曳力模
化工学报 2016年7期2016-08-06
- 鼓泡塔中气泡群运动的实验与模拟
形状、浮升速率和曳力系数的影响。构建了立方体单元胞模型，并根据雷诺数的不同选取层流和湍流模型，模拟得到气泡的浮升速率和曳力系数与实验值吻合较好。结果表明：随着气含率及液体黏度的提高，气泡群浮升阻力增大，浮升速率减少；随着雷诺数和气泡直径的增加，曳力系数减小，气泡浮升速率增大。单元胞模型能较好地反映气泡群浮升过程中各因素的影响，是处理气泡群运动的有效工具。气泡群 高速摄像 单元胞模型 曳力系数鼓泡塔具有结构简单、操作方便、无机械传动部件及相间接触面积大等优点
化学反应工程与工艺 2016年6期2016-02-10
- 基于CFE的圆柱绕流流场特性分析
分析2．1 升力曳力系数流体流经圆柱体后会对圆柱体作用1个周期性的升力和曳力，一般情况用升力与曳力系数来表示，升力和曳力系数是由圆柱体结构和流场性质共同决定的，定义如下［5］式中：CL为升力系数；CD为曳力系数；FL为升力；FD为曳力；ρ为流体密度；u为来流速度；d为单位长度圆柱的迎流面积。图4为圆柱绕流模拟的4组模型试验升力、曳力系数变化情况，可以发现升力、曳力系数变化比较明显，其中升力系数最大情况出现在无附属杆试验中，而曳力系数最大情况出现在附属杆角度
石油矿场机械 2015年4期2015-08-05
- 机械搅拌反应器内气体分布的数值模拟
运动。分析了不同曳力、气泡诱导湍流、升力、湍流分散力等模型在模拟气泡分布时的效果，并将模拟结果与Barigou和Greaves的试验结果进行比较。结果表明，提出的模拟方法在机械搅拌反应器模拟中能够得到准确的气体分布结果。机械搅拌反应器；气泡流；气液两相流；数值模拟机械搅拌反应器广泛应用于矿物加工、湿法冶金、化工工业、食品工业、废水处理等过程工业。反应器内通常包含气、液、固等多相体系，各相之间的混合交互也在一定程度上影响着槽内流场。近年来使用计算流体力学方法
有色冶金设计与研究 2015年3期2015-05-15
- 激波加载单双圆柱非稳态曳力的数值研究
载单双圆柱非稳态曳力的数值研究陈婉君, 章利特, 施红辉, 郝李娜, 黄保乾(浙江理工大学机械与自动控制学院, 杭州 310018)采用Fluent软件对激波诱导单双圆柱模型绕流场进行二维数值计算,深入研究马赫数为1.14的激波与直径为40 mm的单、双圆柱模型相互作用时绕柱流场的非稳态曳力的形成机理。结果表明:单、双柱模型(H=1.5)的曳力系数Cd曲线都存在明显的波峰和多个波谷结构,并以波幅不断减小的方式逐渐趋于某个稳定正值,其中波峰峰值远大于稳态值;
浙江理工大学学报(自然科学版) 2015年1期2015-05-08
- 金属颗粒燃烧过程表面曳力变化的数值研究
颗粒燃烧过程表面曳力变化的数值研究贺 征, 刘丛林，李 卓，顾 璇，郜 冶(哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，哈尔滨 150001)为了考察固体火箭发动机内金属颗粒在生长过程中所产生的非球颗粒受力问题，采用数值模拟方法，在通过和文献及实验数据对比验证确定最佳计算模型的基础上，对初始半径为100 μm的铝颗粒处于不同相变燃烧阶段时所受到的曳力进行对比分析。结果表明，在多相流场中，非球颗粒表面可能存在两处压力为零的点，曳力系数普遍大于其当量直径颗粒的计算结果
固体火箭技术 2015年4期2015-04-22
- 用流态化理论分析气体钻井携岩问题
体流速影响显著的曳力发生了变化。2 曳力分析流体以一定的速度绕过颗粒流动时，流体与颗粒之间产生一对大小相等、方向相反的作用力，将流体作用于颗粒上的力称为曳力。当流体自下而上流过颗粒组成的床层时，随着流体流速的逐渐增大，固体颗粒所受曳力变化显著，曳力与流体的流速、物性以及颗粒性质之间的关系［5］如图1所示。颗粒微元面积d S上的曳力为：式中，Fd为颗粒所受的总曳力，N；p为压力，MPa；τw为剪应力，N／m2；α为流速与壁面法向夹角，（°）；S为颗粒表面积，
天然气技术与经济 2013年1期2013-09-12
- 气液两相流数值模拟中U D F的应用
右边第一项为粘性曳力，省略后面两个项。则曳力公式为：式中：AP第二相气泡的截面积，m2；ρC第二相气泡的密度，kg/m3；CD为曳力系数；vCP为相对速度，m/s。如式（1-4）可知，曳力函数是压力梯度的函数[2]，因此只有电力函数的正确计算，才能正确计算压力梯度的变化。然而曳力函数是通过计算曳力系数来确定，在FLUENT中曳力系数CD是雷诺数Re的函数如式（1-5）所示：式中：Re为相对雷诺数；式中：ρq为主相密度为速度向量，m/s；dp为第二相气泡的直
科技视界 2012年34期2012-08-23
- 湍流对磨料水射流中磨料颗粒受力的影响
流对磨料颗粒的拖曳力一直是学者们研究的重点，但流体湍流对磨料颗粒所受拖曳力的影响规律则一直没有确定的结论。文献［2－3］研究了湍流对颗粒受力的影响规律，但该实验数据分散性较大，并且不同实验的颗粒雷诺数（以颗粒直径为长度特征尺度计算得到的雷诺数）Rep也不尽相同，实验结果不具有可比性。1 数值计算计算是在恒定密度、等温、不可压缩和湍流流动条件下进行的。采用直接求解雷诺时均输运方程的方法来处理湍流流动中的雷诺应力项。流体流动控制方程的具体表达式和各物理量的具体
中国机械工程 2012年8期2012-07-25
- 基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟
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、湍流模型选取等，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[1-8]，并取得一些有意义的成果.Alder B J等[4]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[5]采用数值方法研究三维振动流化床中黏性颗
东北石油大学学报 2011年3期2011-11-10
- 喷动床DEM模拟曳力模型评价
内运动，受到流体曳力、自身重力和颗粒间接触力等作用力，其中流体曳力是对喷动床进行数值研究时，唯一的相间相互作用力，因此曳力模型的选择是数值结果精确与否的关键.Du Wei［2］等人采用双流体模型(two fluid model，TFM)对柱锥型喷动床的曳力模型选择进行了研究，Li Jie＆Kuipers J A M［3］对Hill等模型在流化床离散元法(discrete element method，DEM)模拟中的应用做了比较，而对于矩形喷动床相同问题的
哈尔滨工程大学学报 2011年5期2011-03-23
- 基于 CFD的深水隔水管螺旋列板几何参数优选
列板的升力系数和曳力系数等流场参数并进行对比;以流场参数为目标函数,建立正交数值模拟试验,并对螺旋列板几何参数进行敏感性分析,确定几何特性对列板性能的敏感度。结果表明:列板高度和条数对减振功效和曳力性能都有显著影响;优化的几何参数组合可为现场应用中螺旋列板的结构设计提供参考。隔水管;涡激抑制;参数优选Key worlds:riser;vortex-induced vibration(V IV)suppression;parameter opt imizat
中国石油大学学报（自然科学版） 2010年2期2010-01-03