全耦合CFD-DEM颗粒水力输送模型及其在倾斜管中的应用

为克服传统计算流体动力学-离散元法(CFD-DEM)中流体网格需为颗粒尺寸数倍的限制, 该文综合考虑相间作用力和颗粒-湍流相互作用, 建立了基于扩散平均算法的全耦合CFD-DEM密集颗粒水力输送模型。经实验验证, 全耦合模型能很好地预测管内两相流动特性。研究了管道倾角对2 mm粗颗粒水力输送特性包括颗粒空间分布、 两相轴向速度、 流体湍动能和压降等的影响。结果表明： 随着倾角增加, 颗粒由偏向管道底部堆积的分布逐渐向近乎均匀的分布转变, 流体轴向速度和湍动能分布先逐渐不对称后恢复对称, 在60°时不对称程度最大; 颗粒-颗粒和颗粒-壁面间碰撞次数均随倾角增加先略微增加后迅速减小; 两相流压降随倾角增加先增加后减小, 在60°时最大。为降低能耗, 输送颗粒应避免使用60°倾斜管, 尽量使用小角度或大角度倾斜管。