基于粒子图像测速技术的快速流态化颗粒速度分布函数分析

作     者：肖冬 胡善伟 刘新华 张丽 Dong XIAO;Shanwei HU;Xinhua LIU;Li ZHANG

作者机构：沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 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 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(编号:22008240) 中国科学院青年创新促进会(编号:2022046) 中科院战略先导专项(编号:XDA21040400) 

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

年 卷 期：2024年第24卷第2期

页      码：193-206页

摘      要：量化非均匀气固流动特征对流化床反应器的设计和优化具有重要意义。反应器内颗粒团聚物的形成和演化使得系统远离平衡状态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。本工作利用自适应粒子图像测速(PIV)、粒子追踪测速技术(PTV)及数字图像处理(DIA)相结合的实验研究方法,对快速流化床中的颗粒运动特性和速度分布函数进行统计分析。研究发现,无论在沿重力方向还是水平方向,颗粒速度分布函数均明显偏离麦克斯韦分布,而呈现偏峰长拖尾或双峰分布特征。使用双峰分布函数可以较好地拟合不同实验条件下的颗粒速度分布。进一步探讨了颗粒速度分布函数的各向异性和非麦克斯韦分布的影响因素,发现颗粒速度分布函数偏离理想分布的程度与颗粒团聚程度、局域颗粒速度脉动量及颗粒浓度脉动量大小正相关。这说明颗粒团聚物的形成和演化使气固流化系统远离平衡态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。最后结合能量最小多尺度(EMMS)模型对稀密相结构进行解析,并与实验获得的速度分布函数进行了对比,发现实验结果符合EMMS模型的稀密相共存假设,证明了采用双峰分布对颗粒速度分布函数进行近似在理论上可行。

主 题 词：粒子图像测速 流化床 颗粒速度分布 非均匀结构 介尺度结构 

学科分类：081704[081704] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 081701[081701] 

核心收录：

D　O　I：10.12034/j.issn.1009‑606X.223133

馆 藏 号：203126111...