荷电气—固两相流动与静电喷粉研究进展综述

评述荷电气－固两相流动与静电喷粉研究现状。着重介绍颗粒的荷电机理，气－固两相流动研究的理论，实验，激光多普勒测速技术在气－固两相流动研究中的实验技术以及静电喷粉装置与沉积特性，最后提出目前静电喷粉技术有待研究的问题。     

荷电气固二相流实验研究

利用激光多普勒测速仪和皮托管分别对荷电气固二相流弥散相及输送相的速度场进行了测量和研究。采用数学回归方法，建立了两者之间关系的半经验公式，该式可用于静电喷粉机械设计计算。     

气固两相流速度及质量流量的静电测量法研究

介绍了一种气固两相流速度及质量流量的静电测量方法,实现了静电法在气固两相流速度及质量流量测量中的应用．通过特殊设计的静电传感器系统,利用气固两相流中固相微粒的荷电信号直接测量两相流的速度和质量流量．速度测量采用互相关分析的方法得到静电信号相移时间,计算出固相速度;通过实验确定静电传感器上静电信号电压有效值与已知两相流质量流量的关系,建立了系统电压一质量流量曲线．实验结果表明,静电测量方法可准确跟踪并测量气固两相流的固相速度,实现两相流的在线无损检测．     

荷电喷雾两相湍流流场的数值计算

荷电喷雾可以有效地改善雾化质量和喷雾流场特性，因此被广泛地应用于静电喷涂、除尘、药物喷洒和液体燃料的雾化燃烧等领域．荷电喷雾湍流射流流场的数值模拟对于荷电喷雾装置的设计及确定射流喷雾的各特性参数具有重要意义、采用颗粒拟流体方法，用κ-ε-κp荷电两相湍流模型对荷电喷雾气液两相湍流流场进行了数值模拟．经与实验结果对比，该模型可以较好地模拟荷电气液两相湍流射流流场，可用于荷电喷洒机具和荷电喷雾燃烧器的设计。     

基于静电传感器气/固两相流质量流率测量

由于气/固两相流本身具有复杂的流动形态,从流体力学角度分别建立了下行管道传送、上行管道传送和水平管道传送的固相质量浓度的表达式.结合静电传感器互相关技术测量得到气/固两相流的速度参数,根据固相质量流率计算公式和固相质量浓度的表达式,完成了气/固两相流固相质量流率的间接测量.     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

气—液两相瞬变流的流固耦合研究

论述了国内外气-液两相瞬变流流固耦合的研究成果及现状，阐述了气-液两相瞬变流的流动规律和流固耦合研究的各种方法。评述了气-液两相瞬变流、流固耦合等方面的理论模型和数值计算方法，并对不同模型和数值方法进行了比较和分析。指出了目前两相瞬变流流固耦合研究中存在的问题，预测了流固耦合研究的方向应为两相流体瞬态时的流固耦合实验研究和耦合模型的数值计算方法研究。     

计及颗粒间碰撞的湍流气固两相流模型及验证

针对较高浓度的气固两相流动，提出了一种新的结合Ｅｕｌｅｒ方法与Ｌａｇｒａｎｇｅ方法的理论模型，该模型运用分子运动谕论模拟了固体颗粒间的相互碰撞其计算结果较好地与实验结果相吻合，证实了该模型的合理性，为高浓度气固两相流动的研究提供了新的方法。     

垂直管内气固两相湍流模型及其数值计算

分析了气固两相湍流在垂直管道内的流动．利用热力学守恒气固两相湍流模型,考虑流体流动为高雷诺数的情况,建立了垂直管道内二维气固两相湍流流动模型．使用ＳＩＭＰＬＥＲ算法,利用气相与固壁无滑移、固相与固壁有微小滑移的条件,计算了一种实际流动,得到了满意的结果．计算结果表明,因为固粒的脉动,使气相的湍流场更加趋于平缓．     

喷粉处理改善孕育效果的试验研究

喷粉孕育是将粉粒状孕育剂以氮气为载体喷入铁水的一种新型工艺方法．本文采用自制的喷粉装置进行了喷粉孕育的试验研究．结果表明：喷粉处理可改善孕育效果，改善石墨形态，明显地细化共晶团，有效地消除白口倾向，从而提高铸铁的强度．喷粉孕育成为一种极有效的孕育技术．     

基于阵列式静电传感器的气固两相流流速检测

流动速度是反应气固两相流流动情况的重要参数之一。为了实现气固两相流流动速度准确而方便的检测,根据静电感应原理,设计了新型阵列式静电传感器,在分析了传感器电荷信号产生机理的基础上,设计并开发了微弱信号处理电路,搭建了用于气固两相流流速检测的重力输送实验装置。通过互相关算法得到了固体颗粒流动平均速度,与其他相关测量装置比较,该装置能够稳定、准确的实现气固两相流流速的检测,同时,更便于现场使用安装。     

采用互相关与自适应滤波算法测量流速的比较研究

针对气固两相流固相颗粒流速的测量问题,讨论了可用于流速测量的互相关法和自适应滤波时延估计法.对于安装在气力输送管道上的双电极静电传感器输出信号,利用相关函数进行上下游电极输出信号相似性的比较,相似性最大即相关函数取极大值时的时间延迟,结合传感器电极间距离,计算出固相颗粒流过传感器的平均速度,也可以采用自适应滤波计算输出信号在上下游静电传感器间的时间延迟,测得管道中固体颗粒的流速.实验结果表明,所测得的电极信号与噪声的统计特性受到了环境的影响,互相关算法测量速度的准确性大大降低,而自适应滤波算法由于能根据信号和噪声的相互关系不断地调整自身参数,满足最小均方算法准则的要求,可以精确地跟踪固相颗粒速度.     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型。在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行数值研究：在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均。在浆液速度v=3m.s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v=7m.s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略。计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态。     

运用CFD-DEM耦合模拟计算离心泵内非稳态固液两相流动

 对于泵内固液两相流数值模拟,一般方法是将固体颗粒相视为拟流体,采用多相流的CFD 方法进行计算,但这难以体现固体颗粒形状大小、碰撞、凝聚和分离等特性。本文以工程中常用的IS 型离心泵作为研究对象,运用DEM 离散元法结合CFD 方法,采用EDEM-Fluent 耦合,模拟计算离心泵内非稳态固液两相流动,探索泵内固体颗粒群运动规律及其对外特性的影响。计算采用的固体颗粒密度为1500 kg/m³,泵入口固相体积率为15%,粒径在1.0～3.0 mm 范围内随机变化。计算得到了固液两相泵随时间的外特性变化,包括泵扬程、泵内固体颗粒体积的变化规律;得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和固相体积率分布等有价值的结果。     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

撞击流气固两相流动中曳力模型的分析

为研究水平对称撞击流中气固两相曳力模型对球形颗粒运动的影响,运用FLUENT软件对spherical、stokes-Cunningham模型以及一种新型曳力模型下的气固两相流进行了数值模拟。新型曳力模型利用FLUENT中用户自定义函数(UDF)程序实现。采用欧拉-拉格朗日方法计算流场速度分布、进出口压力差、颗粒在撞击流装置停留时间以及颗粒运动轨迹。结果表明,采用新型曳力模型模拟撞击流气固两相流动,其速度分布基本关于撞击面对称分布。对于不同曳力模型,气固两相撞击流装置进出口的压力差在24. 9～25. 0 Pa之间。采用新型曳力模型模拟颗粒在撞击流装置停留时间主要分布在0. 4～1. 0 s,其颗粒运动现象与实验结果在定性上是一致的。     

气-液-固自然循环流化床中的流动特性和压降

建立了气-液-固冷模多管自然循环流化床蒸发器,利用CCD图像采集和处理系统,研究了固体颗粒的种类、含率和通气量等操作参数对于固体颗粒的流化和运动形态、分布以及加热管束中液-固两相流压降的影响．结果表明：通气位置对于固体颗粒在加热管柬中的分布影响较大．在上、下管箱中,固体颗粒的运动和流化形态不同．在上管箱中,固体颗粒形成中心上升、四周下降的循环运动,并且随着其密度的降低,固体颗粒在上管箱中的分布逐渐趋向均匀;在下管箱中,固体颗粒在中心轴的两侧形成两个大的旋涡,旋涡的旋转速度随着通气量的增加而增大．当气体从上管箱加入时,加热管束中液-固两相流的压降随着固体颗粒加入量和通气量的增加而增大．利用实验数据建立了加热管束中液-固两相流的压降模型,模型结果与实验数据吻合较好。     

超临界水氧化水膜反应器的气固两相流分析

基于欧拉-拉格朗日方程的拉格朗日离散相模型,并建立颗粒的受力模型,对超临界水膜反应器内的气固两相流特性进行数值模拟。模拟并分析了颗粒直径、入口速度对超临界水膜反应器内的颗粒运动规律、分布特性以及颗粒接近多孔璧的参数的影响,并且分析了超临界水膜反应器中一定直径的颗粒的流体随体性。对研究和优化超临界水膜反应器的气固两相流特性具有一定的指导意义。     

基于两相流理论的冰颗粒驰豫过程和升浮初析

液固两相流是液相介质与固相介质的混合物,是固相颗粒悬浮在液相介质中的混合物或混合介质。河流冰塞常导致洪水灾害,河冰运动应属于固液两相流的范畴,依据多相流理论对河冰运动颗粒的驰豫过程和极限浮速等进行了尝试分析,所得结果不仅可作为进一步研究冰塞理论和相关数值模拟的基础,也可供物理模型研究和工程实际参考。