于博阳， 尹丽洁， 昌庆航

(同济大学 机械与能源工程学院， 上海 201800)

目前，化石能源短缺的问题逐渐严重，而生物质能作为唯一的可再生碳源[1]，其热解后的产物用途广泛[2]。随着计算机技术的进步，对于生物质在固定床内热解的研究已不仅通过实验探究方式，数值模拟也越来越受到研究者的青睐。开源软件OpenFOAM便于二次开发，所以其应用越来越广泛。关于气固两相流的模拟主要是利用双流体模型及欧拉-拉格朗日模型，双流体模型不需要计算每个颗粒的行为，可以应用在工程级别的运算上，但双流体模型难以研究颗粒输运机理，而欧拉-拉格朗日模型更适合在颗粒层面上提取具体的速度、温度等信息。

国内外的许多研究者基于拉格朗日模型对生物质热解进行了模拟。ZHOU Z Y等[3]利用计算流体动力学-离散单元法(CFD-DEM)对鼓泡流化床中的气固流动及传热进行了模拟，并与实验结果进行对比后发现，在一定条件下，单个颗粒表面的对流传热系数是恒定的，不受气相速度的影响。ZHAO Y Z等[4]采用湍动能耗散模型对带埋管的流化床气固流动及传热进行了模拟，并与实验相结合对流化床内的速度及温度分布进行了分析，结果表明CFD-DEM可较好地模拟埋管周边气固流动及传热。GENTILE G等[5]通过新的bioSMOKE求解器模拟了球体、圆柱体及长方体颗粒在热解过程中尺寸的变化，并利用bioSMOKE求解器较为准确地预测了颗粒的质量损失，证实了bioSMOKE求解器处理颗粒收缩功能的可靠性。桂莹[6]利用OpenFOAM软件模拟了煤粉射流燃烧的过程，结果表明煤粉颗粒尺寸会影响燃烧强度和燃烧稳定性。……