Fluent的气固两相流中离散颗粒的数值模拟.pdf

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：123118 基于Fluent的气固两相流中离散颗粒的数值模拟 任立波 何海澜 韩吉田1 2 1 1、山东大学能源与动力工程学院，山东济南，250061 2、兰州兰石换热设备有限责任公司，甘肃兰州，730050 Tel：0531mail：jthan@ 对气固流动系统，双流体模型以其大规模模拟的可行性在数值模拟领域占据重要地位，但双流体模型中的颗 粒连续假设从本质上削弱了颗粒流体系统中非均匀特性的描述[1]。与传统两相流数值模拟方法相比，离散单元法 (DEM，Discrete/Distinct Element Method，又称软球模型)可跟踪每个颗粒的运动信息，并考虑颗粒-颗粒、颗 粒-壁面碰撞及颗粒-流体相互作用，在气固非均匀流数值模拟方面具有强大优势。 本文基于通用计算流体软件FlUENT，通过用户自定义函数(UserDefined Function) 实现了伪三维DEM-CFD 耦合算法，其中连续相控制方程由通用计算流体软件FLUENT求解。构建空隙率标量场，重组基于局部平均并考虑 流-固耦合作用的连续相控制方程，提高了连续相控制方程的求解稳定性。将该算法用于球形颗粒的气固鼓泡床及 节涌工况模拟中，数值模拟计算结果与有关数值模拟及试验结果定性一致。 0.1s 0.2s 0.3s 0.4s 0.5s 0.6s 0.8s 1 图 节涌现象颗粒速度云图 0s 0.1s 0.2s 0.3s 0.4s 0.5s 0.6s 0.7s 图2 鼓泡现象颗粒速度云图 关键词：FLUENT；离散单元法；计算流体力学 基于Fluent的气固两相流中离散颗粒的数值模拟 任立波 何海澜 韩吉田1 2 1 1、山东大学能源与动力工程学院，山东济南，250061 2、兰州兰石换热设备有限责任公司，甘肃兰州，730050 (TELEmail:jthan@) 摘要：基于通用计算流体软件FlUENT，通过用户自定义函数(UserDefined Function)实现了伪三维DEM-CFD耦合算法，其中连续 相控制方程由通用计算流体软件FLUENT求解。构建空隙率标量场，重组基于局部平均并考虑流-固耦合作用的连续相控制方程，提 高了连续相控制方程的求解稳定性。最后，将该算法用于球形颗粒的气固两相流数值模拟中，数值模拟计算结果与有关数值模拟及 试验结果定性一致。 关键词：FLUENT；离散单元法；计算流体力学 1、引言 对气固流动系统，双流体模型以其大规模模拟的可行性在数值模拟领域占据重要地位，但双流体模型中的颗 粒连续假设从本质上削弱了颗粒流体系统中非均匀特性的描述[1]。与传统两相流数值模拟方法相比，离散单元法 (DEM，Discrete/Distinct Element Method，又称软球模型)可跟踪每个颗粒的运动信息，并考虑颗粒-颗粒、颗 粒-壁面碰撞及颗粒-流体相互作用，在气固非均匀流数值模拟方面具有强大优势。1992年日本Tsuji首次将软球 [2] 模型用于流化床模拟，得到与试验一致的最小鼓泡速度、压力波动频率及不同气速下鼓泡床内的颗粒运动信息 。 而后众多学者采用该方法对气固流动行