曳力模型的选择.ppt

卧式螺旋离心机的数值模拟曳力函数方程的选择,报告人：于洋指导教师：谭蔚教授,技术背景,卧式螺旋离心机是一种高效的固液分离装置，其利用离心机将固液分开，并由不同的端口排出。其装置结构简单，易于维护，自动连续生产，在工业过程中被广泛应用。本课题基于CFD理论与实际实践相结合，以期到达对其设备结构优化设计。,设备模型设计,模型总长1300mm转鼓直径500mm，转鼓斜角6，挡液板高度40mm。螺杆直径200mm，螺距150mm，进料口直径50mm。,CFD设置,非结构网格约有一千万，转化为多面体网格为三百五十万相对速度下的MFR瞬态方程湍流模型：SSTK-欧拉多相流模型,返回,不同版本的MRF方程比较,FLUENT13以及以后,FLUENT12之前包括（6.X）,不同版本的MRF方程比较,相对速度方程,绝对速度方程,滑移网格,返回,本课题中的曳力模型要解决的问题,不是单纯的多相流问题，而是两个连续相和一个分散相耦合的问题，或者可以扩展为多个连续相和多个分散相耦合的问题任意时刻，任意体积内，某个相可能为0，方程要转换为两相方程相之间的相互作用，两相间的曳力作用，还要考虑到第三相的影响,固液间曳力函数方程,将流体定义为不互溶的连续相整体，固体为颗粒相。连续相质量平均速度为：,液液之间的曳力方程,阻力系数采用SN模型,在连续相对颗粒相的作用关系中，加入了连续相之间的作用关系。方程更为稳定，更符合物理实际，易于收敛。,曳力系数F的选择,单颗粒表观曳力系数,微元体曳力系数,平滑方程,单个圆球的曳力变化，弱化了颗粒间的碰撞,斯托克斯流经验基础上，引入了线性Re的影响,阻力系数Cd的发展与选择,体积系数的修正,阻力系数Cd的发展与选择,Stokes(1850)2Oseen(1910)2SchillerandNeumann(1933)3Dallavalle(1948)4CliftandGauvin(1970)2Ihme(1972)2White(1974)5ConchaandBarrientos(1982)2TurtonandLevenspiel(1986)2KhanandRichardson(1987)2OrzechowskiandPrywer(1994)2,（接上）阻力系数Cd的发展与选择,BrownandLawler(2003)2Almedeij(2008)2Cheng(2009)2颗粒体积分数很小，可以忽略时，单纯考虑流体对颗粒的影响。,返回,体积系数的修正,Happel(1958)7WenandYu(1966)8BarneaandMizrahi(1973)9MostoufiandChaouki(1999)10Ibsen,modelA(2002)Ibsen,modelB(2002),返回,微元体曳力系数,RichardsonandZaki(1954)11Syamlalmodels(1989)12Ergun(1952)Arastoopour(1990),本课题引入的固液间曳力系数方程,在流动过程，更为关心的是高颗粒体积分数和高相对雷诺数下的曳力方程的稳定性和可靠性vGidaspowArastoopour/Gibilaro(1990)HKL(2006)21Beetstra(2007)22,谢谢,参考文献,1，R.Beetstra,M.A.vanderHoef,andJ.A.M.Kuipers,DragForceofIntermediateReynoldsNumberFlowPastMono-andBidisperseArraysofSpheresJ.AIChEJournal,2007,53(2):489-5012,WojciechSobieski,DragCoefficientinSolidFluidSystemModelingwiththeEulerianMultiphaseModelJ.DryingTechnology:AnInternationalJournal,29:1,111-1253,SchillerL,NaumanA.Adragcoefficientcorrelation.VDIZeitung.1935;77:318.4,DallavalleJM.Micromeretics:thetechnologyoffineparticles.London:Pitman;19485,WhiteFM.Viscousfluidflow.pp206210.NewYork:McGraw-Hill;1974.6,Arastoopour,H.;Pakdel,P.;Adewumi,M.HydrodynamicAnalysisofDiluteGas-SolidsFlowinaVerticalPipe.PowderTechnol.1990,62,163-170.7,HappelJ,Viscousflowinmulti-particlesysiems:showmotionoffluidrelativetobedsofsphericalparticles,AICHEJ,1958,4:197-2028,C.-Y.WenandY.H.Yu.MechanicsofFluidization.Chem.Eng.Prog.Symp.Series.62.100111.1966.9,BarneaE,MizrahiJ.Generalizedapproachtothefluiddynamicsofparticulatesystems.PartI.genralcorrelationforfluidizationandsedimentationinsolidmultiparticlesystems.ChemEng.J,1973,5(2):171-18910,MostoufiN,ChaoukiJ.Predictionofeffectivedragcoefficientinfluidzedbeds.Chem.Eng.Sci,1999,54:851-858,11.RichardsonJ.F.andZakiW.N.,SedimentationandFluidization:PartI,Trans.Inst.,Chem.Eng.,vol32,pp35-53,1954.12.M.SyamlalandT.J.OBrien.ComputerSimulationofBubblesinaFluidizedBed.AIChESymp.Series.85.2231.198913.ErgunS.,FluidFlowthroughPackedColumns.Chem.Eng.Prog.,vol48,no2,pp89-94,1952.14.D.Gidaspow,R.Bezburuah,andJ.Ding.HydrodynamicsofCirculatingFluidizedBeds,KineticTheoryApproach.InFluidizationVII,Proceedingsofthe7thEngineeringFoundationConferenceonFluidiz-ation.7582.1992.15L.Huilin,D.Gidaspow,J.Bouillard,L.Wentie.HydrodynamicSimulationofGas-SolidFlowinaRiserUsingKineticTheoryofGranularFlow.Chem.Eng.J.95.113.2003.16,S.R.Dahl,C.M.Hrenya,Sizesegregationingassolidfluidizedbedswithcontinuoussizedistributions,Chem.Eng.Sci.60(2005)66586673.17,N.Yangetal.CFDsimulationofconcurrent-upgassolidflowincirculatingfluidizedbedswithstructure-dependentdragcoefficientChemicalEngineeringJournal96(2003)718018,J.Leboreiroetal.Theinfluenceofbinarydraglawsonsimulationsofspeciessegregationingas-fluidizedbedsPowderTechnology184(2008)27529019,Cao,B.,Gao,J.S.,Zhang,P.,Zheng,X.J.,Xu,C.M.,2004.NumericalsimulationonthegasparticleflowsinFCCregenerator.In:TheSecondInternationalSymposiumonMultiphase,Non-NewtonianandReactingFlows04,Hangzhou,China,20.J.Gaoetal.HydrodynamicsofgassolidfluidizedbedofdisparatelysizedbinaryparticlesChemicalEngineeringScience64(2009)4302431621.S.Benyahiaetal.ExtensionofHillKochLadddragcorrelationoverallrangesofReynoldsnumberandsolidsvolumefraction.PowderTechnology162(2006)16617422.R.Beetstra,DragForceofIntermediateReynoldsNumberFlowPastMono-andBidisperseArraysofSpheres.AIChE200753(2):489-510,vGidaspow,Gidaspow(1992)14HuilinandGidaspow(2003)DahlandHrenya(2004)16JosLeboreiro(2008)18EMMSmodels(2003)17BinCao(2004)19JinsenGao(2009)20,返回,Arastoopour(1990),返回,JinsenGao(2009),返回,BinCao(2004),返回,EMMSmodels(2003),返回,Gidaspow(1992),返回,HuilinandGidaspow(2003),返回,DahlandHrenya(2004),返回,，,JosLeboreiro(2008),返回,Stokes(1850)1,返回,Oseen(1910),返回,SchillerandNeumann(1933),返回,Dallavalle(1948),返回,CliftandGauvin(1970),返回,Ihme(1972),返回,White(1974),返回,ConchaandBarrientos(1982),返回,TurtonandLevenspiel,返回,KhanandRichardson(1987),返回,OrzechowskiandPrywer(1994),返回,Almedeij(2008),返回,Cheng(2009),返回,BrownandLawler(2003),返回,Happel(1958),返回,Wen