潘效军，赵雪杉

(南京工程学院 研究生院，江苏 南京210000)

在陶瓷颗粒催化剂生产工艺中，一般认为常用无序堆积床的流动特性是化工反应器设计及优化的重要依据[1-3]。空隙率作为表征堆积床内气体流动特性的重要参数，具有重要研究价值。工程应用中无序堆积通道内壁面限制所导致的壁面效应[4]通常会带来不利影响，呈现为空隙率在壁面附近数值最大，在远离壁面方向沿径向振荡减小，并最终逐渐趋近于堆积结构的平均空隙率。空隙率的这种演化特性加剧了颗粒堆积床内流动特性分布的不均性。另一方面，注意到采用实验研究堆积床内流动特性极其困难，而随着智能软件的迅速发展，使用数值模拟逐渐被承认是一个既便捷又准确的普及方法[5-8]。Cundall P等[9]提出将计算流体力学与离散有限元分析相耦合的CFD-DEM建模方法用于颗粒上，是研究气固两相流体特性的重要手段。利用该数值模拟方法，学者们针对不同堆积床做了大量研究工作。如胡映学等[4]通过研究堆积床内光滑/波节壁面结构的流动特性，发现尽管光滑壁面的壁面效应很显著，但其综合换热性能更强；黄文博等[10]模拟研究了反应器内不同堆积高度的压降情况及误差，通过对比实验结果，验证了模拟结果及方法的有效性；Bai Hua等[11]针对不利于反应效果的低管径-粒径比(D/d<4)堆积床，通过模拟压降并与实验结果对比，验证了在低管径-粒径比条件下，经验公式的不适用性；董宝川等[2]通过研究颗粒有/无初速度对空隙率的影响，发现尽管初速度的存在可以减小空隙率，但却增大了压降。

本文以减轻陶瓷颗粒无序堆积床壁面效应为目的，运用CFD-DEM耦合的方法，研究不同物料流速对光滑壁面堆积床内流动特性的影响。……