李健
,
许传龙
,
王式民
工程热物理学报
矩阵式静电传感器空间滤波法测量颗粒局部平均速度的准确度与其灵敏度分布特性密切相关。本文基于静电感应原理和点电荷思想，建立了矩阵式静电传感器三维静电场模型，应用有限元法分析了电极长度和张角以及电极轴向间隔对传感器灵敏度特性的影响，并建立了传感器灵敏度几何无量纲模型。仿真计算结果表明：灵敏度沿轴向分布的周期性均由传感器结构决定，并且在中心截面上呈局部分布特性。
关键词:
矩阵式静电传感器
,
有限元
,
灵敏度
,
气固两相流
郑建新
,
郝婉君
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.12.012
目的 真空度直接影响着真空冷喷涂时气体流动特性和颗粒撞击速度,研究真空度对气体和颗粒流动特性的影响. 方法 确定真空冷喷涂系统结构,采用FLUENT软件进行真空冷喷涂气固两相流研究,通过数值模拟研究真空度对流场和颗粒撞击速度的影响,并研究相同压力比下的气固两相流特性.结果 当入口压力一定时,喷管内的气体轴线速度、密度和温度与环境压力大小无关;而在射流区,环境压力越小,则气体轴线速度波动越小、密度越低,但到达基板后的气体温度均接近喷管入口温度. 环境压力对大粒径颗粒的撞击速度影响较大,颗粒撞击速度随环境压力增大而先增后减,最佳环境压力可根据气相云图和气体密度来确定. 当进出口压力比相同时,喷管内和射流区域内的气相速度云图基本相同,气体轴线速度曲线基本重合,而基板前的颗粒速度不同,此时环境压力越低,颗粒速度越高,越有利于形成涂层. 结论 采用计算流体动力学分析方法厘清了真空度对真空冷喷涂气固两相流的影响,为涂层制备奠定了理论基础.
关键词:
真空冷喷涂
,
气固两相流
,
真空度
,
流场
,
颗粒速度
,
数值研究
邵应娟
,
金保昇
,
钟文琪
,
胡颢
,
沙春发
工程热物理学报
本文建立了横截面200 mm×200 mm,高1200 mm三维冷态流化床实验装置,实验研究非球颗粒形状效应对其混合特性的影响.针对异型颗粒外形差异和尺寸区别,分别设计两组实验,从固体废弃物颗粒特性方面研究其在流化床内的混合规律,重点考察了颗粒自身形状、尺寸对混合质量的影响,并结合颗粒混合动态过程进行研究.结果表明,颗粒球形度越大,在流化床内混合质量越好;密度较大的非球颗粒,其混合质量受形状影响更加明显;非球形颗粒种类增加,混合质量变差,流化气速的适当提高可改善混合质量;低密度非球颗粒及其混合物在床内混合表现出浮升组分特性,受形状影响不明显.
关键词:
气固两相流
,
流化床
,
非球颗粒
,
混合
,
形状效应
殷上轶
,
金保昇
,
钟文琪
,
陆勇
,
张勇
,
王晓佳
,
邵应娟
,
刘浩
工程热物理学报
通过实验的方法考察了加压下，平均粒径为137μm、密度为2490kg·m^-3。的GeldartB类颗粒在固体通量为183-773kg·m^-2．s^-1的高通量循环流化床上升管内的流动特性。结果表明，加压下上升管压降曲线近似线性分布。随着操作压力的增加，上升管底部颗粒浓度先增大后减小，顶部颗粒浓度逐渐增大，密相区的范围也逐渐增大。加压下截面平均颗粒浓度随颗粒循环速率和操作气速的变化和常压相类似，即随颗粒循环速率的增加而增加，随操作气速的增加而降低。
关键词:
气固两相流
,
循环流化床
,
高通量
,
加压
,
上升管
杨世亮
,
罗坤
,
张科
,
房明明
,
赵慧
,
樊建人
工程热物理学报
本文基于开源计算流体力学软件OpenFOAM,开发了气固两相流动双向耦合求解器,并对Re=13800、颗粒直径为150μm的玻璃球的后台阶两相流动进行了计算。其中气相采用大涡模拟方法,用盒式过滤函数对流体相控制方程过滤求解。颗粒相采用拉格朗日方法对颗粒进行跟踪。将计算结果和实验数据进行对比,以此来检验颗粒受力计算模型和亚格子气固两相求解器的准确性。
关键词:
后台阶流动
,
气固两相流
,
大涡模拟
,
OpenFOAM
陆勇
,
钱龙
,
钟文琪
,
金保昇
工程热物理学报
本文介绍一种采用光纤式高速摄影测量装置获取三维柱锥形冷态喷动床试验台内部气固两相流颗粒瞬时速度的测量方法、及其测量不确度的分析.基于获取的颗粒相运动视频,计算出颗粒瞬时速度、颗粒相速度和颗粒温度,它们分别用于表征测量区域中颗粒群流动的快慢和脉动的强弱.测量结果表明:镜头畸变校正环节是影响颗粒瞬时速度测量的主要因素,本测量装置的颗粒瞬时速度的测量不确定度为±2.383％;颗粒相速度在喷泉核心区(r/R≤0.2)为正,绝对值较大,沿半径方向减小到零,然后在r/R=0.45处转变方向并逐渐增大;颗粒温度在区域r/R≤0.2和r/R≥0.65变化显著,对应着喷动床内颗粒喷射上行和下落的主要区域,这证实了公开文献中喷动床内颗粒脉动动能分布的数值模拟结果.
关键词:
光纤内窥镜
,
高速摄影
,
气固两相流
,
颗粒相速度
,
颗粒温度
任冰
,
钟文琪
,
金保昇
,
袁竹林
,
陆勇
工程热物理学报
开展了柱锥形气固流动特性的CFD—DEM耦合三维数值模拟研究。气相场采用基于欧拉坐标体系的k—E双方程湍流模型，固相场采用基于拉格朗日坐标体系的DEM直接数值模拟方法，跟踪离散颗粒场的每一个颗粒，考虑颗粒与颗粒（壁面）之间的碰撞力、曳力、重力、Magnus升力、Saffman升力。颗粒之间的碰撞采用Hertz．Mindlin无滑移模型计算。模拟对象为柱锥形喷动床，其直径为0．152m，喷口直径为0．019m，模拟颗粒数22万，探讨了喷动床中射流随时间的发展，不同气速下床内气固流动结构，以及颗粒速度与颗粒浓度的分布，并与实验数据进行了对比。
关键词:
直接数值模拟
,
气固两相流动
,
喷动床
,
颗粒碰撞
陈岱琳
,
钟文琪
,
邵应娟
,
耿察民
,
金保昇
工程热物理学报
本文建立了由内径100 mm、高3 m的上升管、两级下降管和两级旋风分离器构成的可视化快速流化床试验系统.采用平均粒径dp=215 μm,颗粒密度ρp=2600 kg/m3,堆积密度ρ’p=1700 kg/m3,最小流化速度umf=0.04 m/s的石英砂,在表观气速Ug=0～5 m/s、静止床高与床径比H0/D=1～4和循环通量Gs=0～120 kg/(m2s)的操作范围内,研究了上升管中静止床高、表观气速和固体循环通量对快速流化床内气固流动结构及其转变的影响,并绘制了流动结构转变图.
关键词:
气固两相流
,
快速流化床
,
快速流态化
,
流动结构
任冰
,
钟文琪
,
金保昇
,
邵应娟
,
袁竹林
工程热物理学报
采用离散元气固耦合模拟方法(CFD-DEM),对三维柱锥形喷动床中双组分异径颗粒的混合过程进行了模拟研究.对不同粒径比的双组分颗粒混合物在达到稳定混合后的流动结构进行了分析.采用Lacey混合指数来衡量总体颗粒混合的均匀程度,探讨了粒径比和喷动气速对颗粒浓度分布和床内混合质量的影响.结果表明,粒径比对流动结果的影响主要体现在喷泉区,粒径比的增加显著增加了喷泉的高度和宽度.床内混合质量随粒径比的降低和喷动气速的升高而增加,颗粒浓度沿轴向和径向的分布呈现明显的不均匀性.当双组分异径颗粒混合物达到稳定混合后,单位质量下粒径较小的颗粒所受曳力略高于粒径较大的颗粒.
关键词:
直接数值模拟
,
气固两相流动
,
喷动床
,
颗粒混合
邵应娟
,
金保昇
,
钟文琪
,
胡颢
,
沙春发
,
任冰
,
张勇
工程热物理学报
建立了横截面200 min×200 mm、高1200 mm固体废弃物流化床三维冷态实验装置,选取两种形状和尺寸相同、密度差异明显的非球形颗粒模拟固体废弃物,与粒径为0.18 mm的石英砂床料组成双组分和三组分混合物,研究了不同操作参数下非球形颗粒的特征浓度分布.此外,提出了基于特征浓度标准差的无因次混合指数,获得了固废流化床内非球颗粒在不同操作参数下的混合质量.
关键词:
气固两相流
,
流化床
,
非球颗粒
,
混合指数
,
密度效应
