过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (3): 297-314.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223212
段凡1, 贺煊1, 周强1,2*
Fan DUAN1, Xuan HE1, Qiang ZHOU1,2*
1. School of Chemical Engineering and Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi 710049, China 2. State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi 710049, China
摘要: 采用一套全解析数值方法模拟了颗粒可自由移动的双分散悬浮系统,并对文献中已有的流固以及固固曳力公式的准确性进行了检验。模拟的参数范围为整体固含率0.1, 0.2, 0.3,粒径比1.5和2,小颗粒固含率占比0.1, 0.3, 0.5,颗粒-流体密度比10, 100, 500, 1000,整体颗粒雷诺数10, 20, 50。结果显示,对于流固曳力的预测,文献中已有的三类公式中静态均匀系统公式最准,动态悬浮系统公式次之,单分散扩展公式最差。进一步分析发现双分散悬浮系统流固曳力受局部固含率、颗粒相间滑移速度、颗粒拟温度、颗粒Stokes数以及颗粒微结构的影响。在这些因素的共同作用下,流固曳力随颗粒-流体密度比变化不明显,小颗粒相与大颗粒相的流固曳力差异小于静态均匀系统。对于固固曳力的预测,当颗粒-流体密度比等于10或100时,润滑力的作用会使碰撞次数在不同颗粒对之间分布不均,导致分子混乱假设不成立,基于颗粒动力学理论的公式远远高估固固曳力。