王志宇，郝振华，董立波，李俊国，陆慧林

（1中国科学院山西煤炭化学研究所，山西 太原 030001；2哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）



考虑颗粒旋转的流化床流动和气化反应模拟

王志宇1，郝振华1，董立波1，李俊国1，陆慧林2

（1中国科学院山西煤炭化学研究所，山西 太原 030001；2哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

摒弃传统颗粒动力学模型中颗粒绝对光滑的假设，以粗糙颗粒为研究对象，同时考虑颗粒碰撞过程中的对心和切向分力建立了粗糙颗粒动力学模型，采用近似求解给出了相关本构关系式。结合粉煤气化反应模型模拟研究了鼓泡流化床内粉煤颗粒的流动-反应过程，获得了床内粗糙颗粒时均速度和浓度的径向分布。与光滑颗粒的计算结果相比，粗糙颗粒的脉动能量增大，床内不均匀特性进一步增强。同时得到的各气体组分的浓度分布与他人的实验结果相吻合。

流化床；动力学模型；颗粒碰撞；颗粒旋转；数值模拟

DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20151663

鉴于此，一些科研工作者对颗粒动力学模型进行了修正。Lun［18］、Jenkins等［19］将颗粒运动分解为平动和旋转运动，采用弹性恢复系数、切向弹性恢复系数和摩擦系数描述粗糙颗粒碰撞过程，通过引入颗粒旋转动量和旋转脉动能量方程，针对粗糙颗粒建立了颗粒动力学模型。但由于该模型额外增加了颗粒角动量和旋转脉动能量守恒方程，导致数值计算过程中稳定性和收敛性下降。Goldschmidt等［20］对颗粒碰撞进一步分析，引入有效弹性恢复系数对能量耗散率进行简化计算。……