CFD-DEM模拟研究：复杂气固催化反应流动的新模型

"气固催化反应流动的CFD-DEM模拟研究 (2008年)：吴昌宁，丁宇龙，金涌，程易" 本文是2008年由吴昌宁、丁宇龙、金涌和程易发表的研究论文，主要探讨了在复杂气固催化反应流动系统中的建模与模拟方法。该研究提出了一个创新的模型框架——CFD（计算流体力学）-DEM（离散单元法）反应流模型，以深入理解石油催化裂化（FCC）过程。 在气固催化反应中，CFD方程用于描述气体相的流动和传递特性，而DEM则用于模拟颗粒相的行为。通过结合这两种方法，研究者能够细致地考虑颗粒间的传热、气固相间的传热，以及催化剂颗粒的瞬态失活现象。在FCC过程中，他们还引入了4个集总动力学模型，以更准确地描述催化裂化反应的动态过程。 利用这个构建的模型，研究团队模拟了在不同剂油比条件下，高度为2米、宽度为0.05米的二维提升管和下行式反应器内的FCC过程。通过实时跟踪每个催化剂颗粒的运动、传热和化学反应，他们能够揭示流动结构和颗粒返混如何影响反应器性能，如汽油和焦炭的选择性。 这种方法不仅提供了对FCC过程的深入洞察，还展示了其在描述其他气固催化或非催化过程中的潜在应用。论文的关键字包括化学反应工程、反应流模拟、CFD-DEM、气固催化反应器、催化裂化和催化剂失活，表明了研究的广泛相关性。 这项工作对于理解和优化气固催化反应器的设计与操作具有重要意义，同时为CFD和DEM在复杂化学反应系统中的联合应用开辟了新途径。通过这种模拟技术，工程师和科学家可以更有效地预测和控制催化过程中的关键参数，从而提高能源转化效率和产品质量。