基于动态双重网格下喷动床滞止区流动特性CFD-DEM数值模拟

王洪远，纪律，孟繁旭，李斌，杨建蒙，陈海生

（1 华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003； 2 中国科学院工程热物理研究所，北京100190）

引 言

喷动床作为流化床的一种，其应用领域十分广泛，如农业颗粒物料（稻谷、油菜籽、小麦等）的干燥和去皮、去壳，农作物种子以及制药工业中的包衣和化学肥料的造粒，以及固态物料的混合等[1]。喷动床在工作时床层受到通过小孔或喷嘴射入气流的影响，中央射流内的固体颗粒被气流抬升到一定高度，此时颗粒的重力大于射流作用在颗粒上的力，颗粒开始下降，之后又被气流重新朝上带起而呈喷泉状，从而导致颗粒在喷动床内往复运动。喷动床的工作效果主要受床体内的气固两相流运动影响，而床体内的气固两相流内部的流动规律又是一个极为复杂的过程组合，关于内在规律的研究还在进行。常规的实验观察对流化床内气固两相流动特性的研究难以获得颗粒详细的运动信息，而计算机模拟技术的发展，有助于获得微观层次上颗粒的运动信息[2-7]。

离散单元法(discrete element method,DEM)是目前较为先进的研究方法，凭借能追踪每个颗粒的位置、受力等运动信息的优点，其被广泛应用到气固两相流研究中[8-9]。国内外学者分析流化床内气固两相流动特性时侧重于CFD-DEM 和LBM-DEM 方法，但由于LBM-DEM 方法较于CFD-DEM 方法只能对床层尺度较小、颗粒直径较小的工况进行模拟，所以对于尺寸较大的喷动床常采用CFD-DEM方法开展。王敬哲[10]建立了气流-喷动床的三维数值模型，对床内的气固两相流动特性进行了模拟，较为完整地揭示了喷动的形成过程及气固两相在床内的速度分布情况。……