基于格子Boltzmann方法颗粒团聚物曳力系数数值模拟和应用研究.pdf

石 油 化 工 · 544 · PETR0CHEMICALTECHN0L0GY 2012年第4l卷第5期 基于格子Boltzmann方法颗粒团聚物曳力系数的 数值模拟及应用研究 沈志恒 ，马宏文 ，陆慧林 ，宋廷钰 ，李 铮 (1．海洋石油_T程股份有限公司 设计公司，天津 300451；2．中海油能源发展股份有限公司 油田建设渤海工程 分公司，天津 300451；3．哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001) [摘要]应用气固两相流动的格子Boltzmann一离散颗粒运动模型，气体流动采用格子Boltzmann方法的D2Q9模型，固体颗粒运 动采用牛顿第二运动定律计算 ，壁面采用具有二阶计算精度的半步长反弹边界条件 ，数值模拟了循环流化床提升管内颗粒团 聚物的运动过程。模拟结果表明，颗粒团聚物的气固相问曳力系数随颗粒团聚物的空隙率和雷诺数的增大而减小；拟合得到 基于格子Boltzmann方法的气固相间曳力模型；采用基于格子Boltzmann方法的气固相问曳力模型的欧拉一欧拉双流体模型模拟 循环流化床提升管内颗粒相密度和颗粒质量流量径向分布，模拟结果与实验结果很接近。 [关键词]提升管；格子Boltzmann方法；曳力系数 ；颗粒团聚物；数值模拟 [文章编号]1000—8144(2012)05—0544—07 [中图分类号]TQ015．9 [文献标识码]A NumericalSimulationandApplicationofDragCoeffi cientofParticleClustersin aRiserBasedonLattice—BoltzmannM ethod ShenZhiheng ，MaHongwen ，LuHuilin ，SongTingyu ，LiZheng (1．EngineeringDivision，OffshoreOilEngineeringCo．Ltd．，Tianjin300451，China；2．BohaiEngineeringDivisionOilfield ConstructionEngineeringCompany．CNOOCEnergyTechnologyServices，Tianjin30045l，China；3．SchoolofEnergyScience andEngineering，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China) [Abstract]Theflowprocessofparticleclustersinacirculatingfluidizedbedriserwasnumerically simulatedbyusinggas—solidtwo—phaseflow LatticeBoltzmann—Discreteparticlemodel，inwhich D2Q9mode1．Newton’Ssecondlaw andhalf-wayreboundboundaryconditionwithsecond— ordercalculationaccuracywereadoptedtocalculategasflow，solidflow trackandwallsurface， respectively．Theresultsindicatedthatthedragcoefficientoftheparticleclustersreduceswiththe increaseoftheirReynoldsnumberandporosity．Theparticledensityandparticlemassflow rateradial distributionintheriserweresimulatedbyEuler-Eulertwo-fuidmodelbasedonthedragforcemodel ofLatticeBoltzmannmethod，theresultscoincidedwiththeexperimentalresu