彭丽，吴迎亚，李佳瑶，高金森，蓝兴英

（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249）

引 言

鼓泡床具有良好的传热和传质特点，在化学工程、生物环境工程以及食品加工方面有着广泛的应用[1]。计算流体力学方法（CFD）[2-3]常用于研究鼓泡床的流动行为[4]，其中基于欧拉-拉格朗日的CFD-DEM 方法常用于模拟追踪颗粒相的运动，该方法可以从单颗粒层面上研究颗粒间的碰撞过程和气体-颗粒间的相互作用过程，从而能够更加准确地模拟出整个床层的气固流动过程，所以DEM 方法是研究鼓泡床内微观机制的重要方法。目前，DEM方法主要采用软球模型处理颗粒间接触、变形、受力和运动，将颗粒的碰撞视为弹簧-阻尼系统[5-8]，分别采用颗粒弹性系数（k）和颗粒恢复系数（e）描述颗粒碰撞作用力和碰撞过程中的能量损失。因此，在气固鼓泡床流动的CFD-DEM 模拟中这两个参数是影响模拟结果的关键参数。已有的实验和模拟研究表明，鼓泡床内颗粒运动并非是完全无规则的运动，存在着大量的有序运动，这种有序运动被称为相干结构，具体表现为颗粒涡团[9]，这种相干结构从微观上表征颗粒速度脉动的生成与发展。Sun 等[10]和Jiradilok 等[11]指出正是由于相干结构的存在引起了流场间歇性，即颗粒涡团在时空中的不均匀出现或变化。因此，流场相干结构和间歇性均反映了鼓泡床内气固流动的微观特性。已有的研究主要是从宏观角度[12-16]研究颗粒碰撞属性对鼓泡床气固流动的影响，很少从微观角度进行分析。……