第
37
卷第
3
期
Vo
1.3
7 No.3
闯北工业大学学报
JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
文章编号
1008-2373
(2008)
03-0048-07
弯管中液固两相流及壁面碰撞磨损的数值模拟
张少峰,曹会敏,刘燕,高聪
(河北工业大学化工学院,天津
300130
)
2008
年
6
月
June 2008
摘要
利用
Eulerian-
Lagrangian
混合模型对弯管内液固两相流在低浓度(初始体积分率为
3%-8%)
运行时壁面
磨损过程进行了数值模拟.计算了流场中涡流速度及压力的分布,并对不同角度弯管壁面处的磨损率进行了预测
和比较.模拟结果表明:在弯管为
90
0
时,颗粒分布最为理想,最大磨损率出现在弯管中心角
40
0
_60
0
的范
围内,即该区域固粒对壁面的碰撞频率和强度最大-该结果为弯管内多相流防、除垢技术的工程设计提供了一定
的指导作用.
关键词液因两相流;碰撞磨损;颗粒分布;弯管;数值模拟
中国分类号
TQ02
1.1
文献标识码
A
Numerical Simulation
of
Liquid-solid Two-phase Flow and
Erosion-collision in a Syphon
ZHANG Shao-feng, CAO Hui-min, LIU Yan, GAO Cong
(Schoo1 ofChemica1
Engineering
and
Technology
,
Hebei
University
ofTechno1ogy
,
Ti
叫
in
300130
, China)
Abstract
Erosion due to particles
of
liquid-solid two-phase flow for low
concen
位
ation
(mean solid concentration
by
volume
3%-8%)
in a curved duct is numerically studied using the mixed Eulerian-Lagrangian model.
Th
e turbulent
f1
0w
velocity and pressure distribution are calculated
, as well as the erosion rates
of
different angles
of
the curved duct are pre-
dicted and compared. The numerical results show:
Th
e particle distribution
of90
0 bend pipe
is
optimal, the maximal
erosion rate presents to the range
of
40 0 - 60 0 which is the serious region
ofthe
collision frequency and intensity.
It
provides a direction for the engineering design
of
the particles on fouling preventing in multiphase flow
Key
words
liquid-solid two-phase flow; erosion-collision; particle distribution; curved duct; numerical simulation
。
引言
、液固两相流碰撞磨损在工业上具有广泛的背景.它广泛存在于机械、冶金、能源、建材、航空、航
天等许多工业部门,已成为材料破坏或设备失效的重要原因之一[叫液固两相流化床内由于颗粒在床
层中激烈搅动,颗粒与颗粒之间、颗粒与反应器壁之间相互碰撞,反应器内壁不断受到冲击力和摩擦力
而发生磨损,而、液固流化床换热器的防、除垢性能与颗粒对壁面的碰撞磨损特性密切相关,因此预测液
固两相流化床中固粒对壁面磨损问题是非常必要的.目前己经有学者对液固两相的磨损机理进行研究,
但是对弯管液固流化床内的碰撞磨损规律研究还比较少.本文建立了在低浓度弯管内液固两相流欧拉.
拉格朗日由合模型,初始体积分率为
3%~8%
,给出了壁面磨损模型,利用这些模型可以模拟颗粒在弯
管中的运动轨迹及预测颗粒对壁面的磨损量.
1
运动方程
1.
1
流体相运动方程
假设液固两相循环流化床内液体流场的时均运动为连续、不可压牛顿流体稳态流动,管内流动为各
收稿日期
2008-02-09
作者简介:张少峰
CI965-)
,男(汉族)
.博士,教授-