移动床内颗粒共振行为的DEM模拟

作     者：沈秦坚 董世杰 张丹城 郭辉 宋吟玲 刘晓星 Qinjian SHEN;Shijie DONG;Dancheng ZHANG;Hui GUO;Yinling SONG;Xiaoxing LIU

作者机构：苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国科学院大学化学与化工学院北京100049 

基　　金：中国科学院绿色过程制造创新研究院自主部署课题(编号:IAGM-2019-A13):多相复杂系统国家重点实验室自主研究课题(编号:MPCS-2021-A-14) 

出 版 物：《过程工程学报》 (The Chinese Journal of Process Engineering)

年 卷 期：2023年第23卷第6期

页      码：826-836页

摘      要：移动床在各种过程工业中普遍存在。从颗粒尺度出发刻画移动床内颗粒物料的复杂流动行为,对于大型移动床反应器的设计、放大和优化具有重要的意义。本工作基于三维离散单元法(Discrete Element Method,DEM)数值模拟,考察了漏斗流和半整体流卸料流型下移动床内颗粒物料的运动特性,重点探讨了两种卸料流型下颗粒运动脉动特性的异同。首先通过对比流动区轮廓及其特征宽度随时间演化的模拟预测结果和实验测量结果,检验了DEM模拟结果的可靠性。DEM模拟结果表明,两种卸料流型下,流动区上部区域不同位置处颗粒平均轴向速度随时间的变化都呈现出显著的非随机波动,表现为颗粒平均轴向速度时间序列的离散傅里叶变换频谱图都出现了明显的特征峰。空间相关性分析结果表明,在流动区上部区域,不同位置处颗粒轴向速度随时间的波动呈现强烈的空间相关性,两种卸料流型下体系内都形成了局部共振。不同轴向位置处颗粒轴向速度的延迟相关性分析结果表明,这种共振行为源自于床层底部出口上方。对颗粒轴向速度和颗粒间接触力之间延迟相关性的分析结果显示,两者之间存在显著的相关性,且后者的波动先于前者的波动,说明模拟得到的共振现象可能源于自由落体拱机制。本工作的模拟结果表明,漏斗流和半整体流流型下移动床内颗粒物料卸料过程中都可出现共振,且两种卸料流型下颗粒共振特征并无本质区别。

主 题 词：离散单元法 移动床 流型 速度脉动 

学科分类：080706[080706] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.12034/j.issn.1009-606X.222161

馆 藏 号：203122435...