垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟
2015-08-03熊源泉周海军
动力工程学报 2015年9期
裴 宇,熊源泉,周海军
(东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,南京210096)
高压超浓相煤粉气力输送是大型气流床高压气化的关键技术之一,由于受到目前试验方法和条件的限制,还不能实时准确地测量管道中气固两相的流动参数,因此对高压密相煤粉气力输送过程进行数值模拟研究有利于输送系统的设计与优化.
类比稠密气体分子运动论,Savage等、Jenkins等、Shahinpour 等、Lun 等、Johnson 等和Syamlal发展了颗粒动力学理论,引入颗粒碰撞恢复系数的概念和稠密气体的Boltzmann输运方程,修正了经典的分子运动论对两颗粒碰撞的处理,推导出颗粒相应力的表达式和适合于描述颗粒流动的封闭方程组.颗粒动力学理论的引入是近几十年来双流体模型最重要的发展.在高压密相模拟中,水平管和垂直管的研究取得了一定进展[1-2],但弯管方面的模拟研究鲜有报道.Mcglinchey等[3]在颗粒动力学基础上提出了常压下90°弯管的计算模型(以下简称Mcglinchey弯管模型),该模型中忽略了摩擦应力,而且固相壁面采用的是无滑移条件,模拟的压降结果误差在10%~90%内.Ma等[4]运用Mcglinchey弯管模型研究了粒径对水平转垂直向上弯管压降的影响,模拟得到的整体管道压降与试验较吻合,但就弯管段而言,管道压降误差高达50%.Vashisth等[5]采用镜面系数和颗粒与壁面碰撞恢复系数来表示壁面剪切和拟热流条件,对Mcglinchey弯管模型进行了修正,模拟获得的弯管固相体积分数和速度分布云图与实际较吻合,但没有对压降……
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