摘要

为探究喷动床内稠密气固两相体系间的相互作用机理,基于格子Boltzmann方法(LBM)经典D2Q9双分布模型与离散单元法(DEM)软球弹性模型的结合,从介观角度建立了LBM-DEM耦合流动及换热模型。采用Fortran语言自主编程,针对不同射流入射速度下的微型喷动床进行了数值模拟,并深入分析了床内稠密气、固两相及两相间的换热特性。同时,将模拟结果与实验及相关文献进行比对,有效验证了模型准确性。研究结果表明,床内颗粒对于气相温度场的演变具有较强的影响作用,气体入射速度越大,气相温度场变化速度越快,其温度梯度分布渐呈明显S状。颗粒在床体不同区域内的温升速率差异较大,而其在中间射流区停留时间的长短是决定粒间温度差异的主因;射流速度与床内整体换热强度成正比,且其影响作用存在一定量变过程;微型喷动床内3种换热方式以对流换热为主,100℃温差下,其占比达99%以上。射流入射速度与床内对流、辐射换热过程正相关,与导热过程成负相关;0.5~0.9 m/s速度范围内,射流速度对床内3种换热方式的占比影响仅在1‰,因此在低精度要求下此影响作用可忽略不计。以上分析结果表明:介观LBM-DEM耦合模型可以作为分析稠密流-固两相系统流动及换热内在机理的有效手段。

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