王军武
- 作品数：16 被引量：43H指数：4
- 供职机构：中国科学院过程工程研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：化学工程矿业工程更多>>
- 气固鼓泡床结构双流体模型及其模拟验证被引量：1
- 2024年
- 气固鼓泡流化床因具有较好的传热传质特性已被广泛应用于工业生产,而气泡这类非均匀结构普遍存在于流化床中,它显著影响流化床内动量、能量和质量传递以及化学反应过程。合理描述非均匀结构与三传一反的定量关系对提高连续介质模型模拟的准确性至关重要。结构双流体模型在控制方程及本构关系方面均考虑气固系统内非均匀特性的影响,是一种逻辑自洽、完备地考虑了介尺度结构的全新连续介质模型;本研究拓展了结构双流体模型应用于鼓泡流化床的数值模拟,在构造控制方程时将系统划分成颗粒主导的乳化相和气体主导的气泡相这两类相互渗透的连续流体,同时构造本构关系时涉及的气泡直径、乳化相固含率及黏度等均考虑非均匀结构影响。模拟结果表明,结构双流体模型可成功预测鼓泡床系统内的气固流动特性,同时确定气泡直径影响稀/密相相间相互作用,对模拟结果影响显著。
- 罗节文王雅彬李稳王国胜赵碧丹王军武
- 关键词：多相流鼓泡流化床气泡
- CFD-DEM-IBM方法探究流化床倾斜挡板内构件受力特性
- 2024年
- 在密相床层内安装内构件可显著改善工业流化床的流化质量、强化气固传质和提高化学反应效率。由于长时间受气体和颗粒的挤压和冲击,流化床内构件可能会发生变形或断裂。为实现流化床内构件设计的科学性,确保其长周期可靠性,需要明确其受力机理与不同操作条件下受力特性。利用粗粒化CFD-DEM-IBM方法,实现了利用笛卡儿网格模拟流化床中倾斜挡板内构件受力特性的定量模拟,该方法拓展原有挡板应力统计方法,获得了不同倾斜角度对挡板所受应力的定量影响规律。模拟所得挡板受力随时间的演化曲线与实验报道较为一致,在流化床启动阶段会出现较大的峰值,同时成功复现在启动阶段的峰值受力总体与挡板在水平面上的投影面积成正比。模拟结果显示,在启动阶段,挡板受力中颗粒挤压作用力占主导,但在流化阶段,除颗粒作用力达到极大值外的大部分时间中挡板受到的气相压差力要大于颗粒作用力。当挡板倾斜角度较小时,挡板受力较大但抑制床内返混效果较好,因此在工业流化床内构件设计中应兼顾强化传递及长周期可靠性的需求,当挡板倾斜角度较小时应选择强度大的挡板材料。
- 赵碧丹代伊杨王军武张永民
- 关键词：气泡流化床
- 连续操作密相流化床颗粒停留时间分布特性模拟放大研究被引量：10
- 2021年
- 采用基于GPU(graphics processing unit)大规模并行的粗粒化CFD-DEM(computational fluid dynamicsdiscrete element method)方法,耦合多分散、非球形颗粒曳力模型,对连续操作的三维流化床进行了长时间颗粒停留时间模拟。通过对不同尺寸(长度)流化床的模拟发现不同粒径颗粒平均停留时间(mean residence time,MRT)与流化床长度呈线性关系,该关系可以用来预测更大尺寸流化床内的颗粒停留时间。随着流化床长度的增加,不同粒径颗粒MRT的差异变大,说明流化床长度的增加对不同尺寸颗粒的停留时间具有一定的调控能力。
- 兰斌兰斌徐骥王军武
- 一种快速循环流态化的四氯化硅氢化方法
- 本发明涉及四氯化硅的快速循环流态化氢化方法，其方法为：预处理后的硅粉由中部加入到氢化反应器中，压力为1-5MPa，预热温度为400-600℃的氢气和四氯化硅混合气体(摩尔比为1∶(1-5))由底部送入氢化反应器；氢化反应...
- 华超闫岩王军武白芳
- 文献传递
- 混合动态多尺度方法模拟颗粒流和气固两相流
- 陈锡忠王军武
- 非均匀气固两相流的连续介质模拟——EMMS亚格子模型
- 王军武
- 关键词：介观结构亚格子模型双流体模型曳力系数
- 气固鼓泡床结构双流体传热模型及其模拟验证
- 2024年
- 介尺度结构显著影响非均匀气固复杂系统内的流动传递反应特性。构建了结构双流体传热模型用于模拟复杂气固系统内的流动传热过程,按照流动控制机制将鼓泡床系统划分成由气体主导的气泡相和颗粒主导的乳化相两个相互渗透的连续流体,进而确立考虑介尺度结构影响的控制方程及本构关系,其中相间曳力、乳化相黏度、相间传热系数及各相热导率均采用合理的经验关联式进行封闭。利用双流体传热模型与显式解析壁面流动和传热边界层方法相结合,对安装加热管的鼓泡床系统进行了模拟。结果表明:结构双流体传热模型可成功预测鼓泡床系统内固含率的轴向分布及床层壁面传热系数的变化规律;模拟结果与实验数据吻合较好,密相区壁面传热系数模拟值与实验值的相对误差小于10%,稀相区壁面传热系数的模拟值与实验值在同一量级,表明结构双流体传热模型可准确刻画鼓泡床系统内气固两相的流动传热特性。
- 赵金鹏张永民兰斌罗节文赵碧丹王军武
- 关键词：多相流鼓泡床传热
- 基于结构双流体模型的循环流化床全回路模拟
- 2025年
- 循环流化床全回路系统广泛应用于能源、化工等领域,系统中普遍包含提升管、非机械密封仓、旋风分离器、料腿等复杂结构。随着操作条件变化,一方面系统中出现跨流域流化特性,另一方面系统中也普遍存在颗粒聚团、气泡等非均匀介尺度结构。合理量化循环流化床全回路系统中的流动/传递特性,对优化操作条件及反应器结构、寻找全回路系统的放大规律至关重要。本文作者课题组前期工作已初步证明基于介科学中多尺度分解思想构建的结构双流体模型可从模型架构上兼顾控制方程及本构关系均考虑非均匀介尺度结构影响,它具有针对气固复杂系统多流域情况下的准确模拟能力。由于循环流化床全回路系统平衡压降困难、构体结构复杂、需要满足连续操作等条件,三维全回路系统快速准确模拟一直备受制约。因此,本文尝试利用结构双流体模型刻画两类无机械阀控制的循环流化床全回路系统中的气固流动特性。模拟结果显示:与实验数据相比,结构双流体模型可准确预测床内气固复杂流动特性,如轴向固体浓度、径向固体浓度、径向速度与压降分布等;该模型在多种操作条件下的适用性和鲁棒性良好,且计算效率较高,更适用于预测稠密气固两相流系统,因此为工业尺度的循环流化床系统优化设计与放大奠定坚实的基础。
- 王雅彬赵碧丹徐繁兰斌王军武
- 关键词：计算流体力学多相流流化床数值模拟
- 流化床直接还原磁铁矿的CFD-DEM-IBM模拟
- 2024年
- 磁铁矿是矿物加工领域直接还原铁的重要原料,流化床直接还原磁铁矿因具有显著降低碳排放、高效传热与传质、高速反应等优势而广泛应用于冶金行业。基于多阻力网络的未反应缩核模型,采用粗粒化CFD-DEM-IBM(计算流体力学-离散单元法-浸没边界法)耦合方法模拟磁铁矿在氢气气氛中的流态化还原过程,考察了不同的粗粒化率对颗粒、气体流动以及反应特性的影响。模拟结果表明,当粗粒化率不大于4时,粗粒化系统和真实系统中颗粒整体的还原特性接近,但气体、颗粒的局部流动特性存在差异。当粗粒化率为3时,计算精度在可允许的范围内,并能显著降低计算量。
- 兰斌路帅徐骥翟明王军武
- 关键词：流态化粗粒化
- 气固流化床启动阶段挡板内构件受力特性的CFD-DEM模拟被引量：6
- 2022年
- 流化床启动阶段内构件会受到较大的破坏性载荷冲击,为了保障流化床内构件的长周期可靠性,需要掌握这个阶段内构件在流化床内的受力特性。首先提出了一种统计内构件表面受力的方法,将微观颗粒-挡板作用信息转换为宏观挡板受力载荷信息。在此基础上采用CFD-DEM方法,统计分析了流化床启动阶段床层中水平挡板内构件的受力载荷特性。研究结果表明:CFD-DEM方法可半定量复现实验中启动阶段内构件表面受到的动态载荷信号,并复现了表观气速和颗粒粒径对挡板峰值载荷强度的影响规律。本研究证明了内构件表面受力载荷强度统计方法的正确性和CFD-DEM统计分析受力载荷的可行性。
- 李铁男赵碧丹赵鹏张永民王军武
- 关键词：内构件流化床多相流数值模拟
