弯管气力输送CFD-DEM模拟：颗粒碰撞与影响分析

"弯管稀相气力输送CFD-DEM法数值模拟* (2014年)" 本文探讨了利用CFD（计算流体动力学）-DEM（离散元素法）技术对稀相气力输送系统中带有弯管的管道内气固两相流的流动特性进行数值模拟。该研究旨在深入理解颗粒在弯管内的行为以及它们与管道壁面的相互作用，从而优化气力输送系统的性能和减少磨损。 在CFD-DEM方法中，连续的气相流场由CFD进行计算，而离散的颗粒相则由DEM处理。为了提高计算效率，模型简化了处理，忽略了空隙度对气相流的影响。通过这种方法，研究人员能够观察到颗粒在弯管内部形成颗粒绳的现象，即颗粒在管道转弯处聚集形成线性结构。同时，颗粒绳在垂直管道段逐渐分散，以及颗粒与颗粒、颗粒与壁面之间的碰撞细节也被揭示出来。 分析结果表明，弯管下半部分的颗粒和壁面受到的碰撞更为剧烈，这可能导致更大的磨损问题。进一步研究发现，气力输送的各种工作参数，如气流速度、颗粒质量流量和弯径比等，对管道内气固两相流的流动特性及碰撞情况有显著影响。尽管气流速度对颗粒绳的分散影响不大，但它显著影响了弯管内颗粒的碰撞强度。颗粒质量流量的增加会使得颗粒绳变得更加紧密，分散速度减缓，甚至在弯管内形成一个保护层，减少了颗粒与壁面的直接碰撞。 此外，弯管的弯径比（即弯管半径与管道直径之比）的增大也会强化颗粒绳的紧密程度，降低其分散速度。这表明，通过调整弯管设计参数，可以有效地控制颗粒在弯管中的行为，减少磨损，优化输送效率。 该研究提供了对稀相气力输送系统中关键问题的深入理解，特别是在有弯管的条件下，对于改进输送系统的工程设计和维护策略具有重要的指导意义。通过运用CFD-DEM技术，可以更好地预测和控制颗粒在管道中的行为，从而提升整体系统的可靠性和寿命。