气固二相流中粉体的运动分析.pdfVIP

第 27卷第2期 湖 北 工 业 大 学 学 报 2012年 O4月 VOI．27NO．2 JournalofHubeiUniversityofTechnology Apr．2012 [文章编号]1003—4684(2012)02—0075—04 气固二相流中粉体的运动分析 李 奕 (湖北工业大学机械工程学院，湖北 武汉 430068) [摘 要]空气输送属于气固二相流的范畴．对粉体与气流的相互作用力 、单个粒子的运动、管道中粒子群的运动以 及静止粉体层 的压力损失进行了分析并推导了运动方程． [关键词]空气输送；二相流 ；作用力 ；压力损失 [中图分类号]TB44。TH232。0359 [文献标识码]：A 气力输送就是气固二相流 ，当气流 中含有大量 管道 内的粒子运动可以用下面方法进行数值解 细小固体颗粒，且流动速度足够大时，固体颗粒的流 析 ，将管壁、管道人 口、管道 出口以及粒子表面作为 动类似于流体口]．气 固二相流中要研究的就是 固体 边界条件带人运动方程式 ，再求 出粒子表面的气流 颗粒和气流二相之间因为相互作用而形成 的流动问 应力 p 将其带人运动方程式 ，解出粒子新 的位置 ， 题．在颗粒的堆积和粉体力学中，考虑的是颗粒因为 然后将这个过程反复循环进行．为了正确求解粒子 相互接触所产生的力和流变问题 ，并未考虑气流和 的运动 ，必须准确计算出气流应力 p 为此 ，必须保 颗粒之间的相互作用 ，属于静力学范畴[3]．气固二相 证足够的计算精度．当输送 的粒子多数形状都较为 · 惋 动属于动力学范畴，只考虑气流和颗粒之间因为 复杂时，利用这种方法计算将变得非常 困难．于是 ， 相对运动而产生的相互作用 ，不考虑颗粒之间的相 通常在计算粒子 回转时将粒子的宏观流动简化为简 互作用 41． 单流动，从而将气流应力p 简化为等效的力．这些 力包括气流阻力 、横 向力 、附加质量力、浮力、涡旋力 1 作用在粒子上的气流作用力 等．在空气输送 中，流体密度差别很大的时候 ，阻力 和升力是重要的流体力 ，需要仔细考虑． 气流 中粒子 的平动和 回转运动方程式在直角坐 如 图1所示 ，设速度为U 的气流 中颗粒表面受 标系(O-X 。z。)中可以用下式表示嘲 到的气流法线应力为p，剪应力为 r，则颗粒表面A 受到的流动方向的阻力的合力F。和垂直方 向的升 一 JV．DsgidVq-．f3 A 力F 分别为： (，J∈[1，3])， r FD—I(psin +ZCOS)dA， M 一 dO)l+ (J J A s— I2)ccJ2 FL—l(一pcos+rsin )dA ． JA M2