基于计算流体力学-离散单元法的U形管冲蚀磨损数值模拟研究

1

作者 梁景银 许磊 +1 位作者 陈文飞 包士毅 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第5期545-554,共10页

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准... 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。 展开更多

关键词 气固两相流 计算流体力学-离散单元法(cfd-dem) U形管 冲蚀磨损 颗粒形状 粗粒化模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于计算流体力学与离散单元法并行计算的煤层气井大粒径岩屑运动规律初探 被引量：12

2

作者 邵兵 闫怡飞 +1 位作者 毕朝峰 闫相祯 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第15期42-47,共6页

在计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合并行计算的基础上,对大粒径、非球体岩屑在煤层气井"扩径"井段的沉积及运移规律进行了数值模拟。利用FLUENT建立了井眼交汇处"扩径"井段计算模型。利用DEM软件建立大粒径... 在计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合并行计算的基础上,对大粒径、非球体岩屑在煤层气井"扩径"井段的沉积及运移规律进行了数值模拟。利用FLUENT建立了井眼交汇处"扩径"井段计算模型。利用DEM软件建立大粒径岩屑颗粒的离散元模型。借助集群并行计算优势,首先通过与实验数据的对比证实该CFD-DEM耦合模型的计算精确性、可用性;随后,基于钻井现场岩屑颗粒的采样及对其粒径、形状统计,将岩屑颗粒简化为片状进行计算。对不同粒径岩屑在"扩径"井段的运移及沉积过程进行了模拟再现,量化了粒径对岩屑在该区域的运移能力的影响。研究发现,在通过"扩径"区域时绝大部分的岩屑颗粒将沉积,体现了"扩径"段对大颗粒岩屑的"收纳"作用;岩屑粒径对运移能力有关键影响,粒径岩屑的增加造成其运移能力的指数形式衰减;而钻井液排量的增加对提升携岩能力效果不够明显。分析结果对地下钻井工程具有实际参考意义。 展开更多

关键词 计算流体力学与离散单元法(cfd-dem) 煤层气井 大颗粒岩屑 岩屑运移 并行计算

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CFD-DEM耦合的梯级溜槽的设计与分析 被引量：1

3

作者 孙晓霞 胡枫 孟文俊 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第5期652-656,661,共6页

针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响... 针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响。仿真结果表明:含臂架的梯级溜槽可以有效控制物料流的速度和方向,降低对溜槽内表面的冲击磨损,降低出口处的粉尘量。 展开更多

关键词 转运溜槽 计算流体力学与离散单元法(cfd-dem)耦合 粉尘

在线阅读 下载PDF 职称材料

大颗粒气力输运的CFD与EDEM耦合计算方法 被引量：3

4

作者 王欢 孙科 +1 位作者 任博扬 宋江涛 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第11期4603-4608,共6页

为掌握冰雹颗粒抛射运动过程规律,以支撑冰雹抛射装置设计,需进行冰雹颗粒气力输运过程计算。通过计算流体力学与离散单元法双向耦合进行冰雹等大颗粒气力输运问题的模拟仿真。通过进行不同气源压力、不同抛射管径、不同抛射管长、不同... 为掌握冰雹颗粒抛射运动过程规律,以支撑冰雹抛射装置设计,需进行冰雹颗粒气力输运过程计算。通过计算流体力学与离散单元法双向耦合进行冰雹等大颗粒气力输运问题的模拟仿真。通过进行不同气源压力、不同抛射管径、不同抛射管长、不同冰雹流量条件下的计算及对比,得到随着气源压力的增大,冰雹抛射速度逐渐增大,气流流量逐渐增大;随着抛射管径的增大,冰雹速度逐渐增大,气流流量平方级增长;随着抛射管长的增大,冰雹速度基本保持不变,气流流量略有减小;随着冰雹流量的增大,冰雹速度逐渐减小,气流流量逐渐减小。 展开更多

关键词 气力输运 冰雹 双向耦合 计算流体力学(CFD) 离散单元法(DEM)

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CFD-DEM的双流体喷嘴颗粒物去除特性及效率优化研究 被引量：3

5

作者 陈波 许尽欢 +4 位作者 李艳英 卢英杰 钟义龙 张哲源 李研彪 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第8期895-904,共10页

雾化除尘技术是有效防治大气灾害的重要手段,对于城市、矿山等场所的降尘具有重要意义。双流体雾化喷嘴基于其良好的雾化表现,成为雾化除尘领域的热门研究对象。雾化后雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降过程是双流体喷嘴颗粒物去除的重要步骤... 雾化除尘技术是有效防治大气灾害的重要手段,对于城市、矿山等场所的降尘具有重要意义。双流体雾化喷嘴基于其良好的雾化表现,成为雾化除尘领域的热门研究对象。雾化后雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降过程是双流体喷嘴颗粒物去除的重要步骤。因此,揭示雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降特性对于提升双流体喷嘴颗粒物去除效率具有重要意义,需进一步深入研究。本文基于计算流体力学与离散单元耦合法(CFD-DEM),通过3D设计软件和离散元仿真软件ANSYS、EDEM对双流体喷嘴进行耦合数值模拟仿真,研究颗粒之间的相撞粘附与沉降,得到了不同气液压力比、不同雾滴粒径下雾滴颗粒的速度分布规律,并利用正交数值模拟方法对双流体雾化喷嘴颗粒物去除效率进行研究,得到了各运行参数对颗粒物去除效率的影响规律。结果表明,随着气液压力比的增大,雾滴颗粒最大速度呈增大趋势;雾滴颗粒粒径越小,雾滴颗粒最大速度越大,且加速至最大速度的时间越短;通过极差分析可知,运行参数中对颗粒物去除效率影响因素从大到小依次是雾滴粒径B、气液压力比A、烟尘颗粒粒径D、烟尘颗粒速度C,其最优水平组合为A_(3)B_(1)C_(3)D_(1)。该研究可为双流体雾化喷嘴的颗粒物去除特性研究提供一定的参考。 展开更多

关键词 雾化除尘 双流体喷嘴 去除特性 计算流体力学与离散单元耦合法(CFDDEM) 耦合仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

流体-固体两相流的数值模拟 被引量：115

6

作者 张政 谢灼利 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-12,共12页

鉴于流体 -固体两相流及其数值模拟在化学工程中愈来愈广泛的应用 ,本文综述了Euler坐标系下流体相湍流模型、颗粒轨道模型以及流体 -颗粒双流体模型的基本原理和数值模拟方法 ;对相间耦合和颗粒间的相互作用也进行了介绍 ,特别是对能... 鉴于流体 -固体两相流及其数值模拟在化学工程中愈来愈广泛的应用 ,本文综述了Euler坐标系下流体相湍流模型、颗粒轨道模型以及流体 -颗粒双流体模型的基本原理和数值模拟方法 ;对相间耦合和颗粒间的相互作用也进行了介绍 ,特别是对能详细描述多颗粒间相互作用的颗粒离散单元法在流体 -固体两相流中的应用进行了详细描述 ;在评述各模型的优缺点和分析目前存在的问题的基础上 。 展开更多

关键词 数值模拟 流固两相流 耦合 颗粒间相互作用 离散单元法 化工过程 流体力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

单沉浸管流化床内离散颗粒数值模拟 被引量：3

7

作者 任立波 韩吉田 赵红霞 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期150-156,共7页

基于FLUENT软件信息传递模式的多点接口(MPI)并行计算平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数(UDFs)文件发展计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合并行算法.该算法具有随计算节点数增加的良好扩展性能和加速性能.采用该算法数值模拟... 基于FLUENT软件信息传递模式的多点接口(MPI)并行计算平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数(UDFs)文件发展计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合并行算法.该算法具有随计算节点数增加的良好扩展性能和加速性能.采用该算法数值模拟了单沉浸管流化床内的颗粒混合过程,揭示了气固两相的运动特性和颗粒混合机制,考察了沉浸管的磨损特性.结果表明:沉浸管引起床内气泡的聚并和破碎,气泡主要绕沉浸管而非沿两侧壁向上移动,随着表观气速的增加,气相流场沿径向的分布更加均匀;颗粒宏观流动结构与分布呈现出明显的径向非均匀特性;沉浸管的存在和表观气速的增加均有助于颗粒混合,使颗粒达到完全混合的时间减少;颗粒撞击管壁的频次和冲刷速度是造成沉浸管磨损的主要原因. 展开更多

关键词 计算流体力学-离散单元法耦合并行模型 单沉浸管流化床 流动特性 颗粒混合 磨损

在线阅读 下载PDF 职称材料

猴子岩水库色玉滑坡涌浪灾害链CFD–DEM耦合数值模拟 被引量：7

8

作者 肖华波 王泽皓 +2 位作者 石伟明 王东坡 欧阳朝军 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期161-170,共10页

滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法(C... 滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法(CFD)求解水体流动,采用离散单元法(DEM)模拟散粒体滑坡运动,充分利用不同计算模型的优势,对滑坡及涌浪演进过程进行数值模拟分析。首先,利用该耦合模型对Robbe–Saule开展的颗粒堆积体坍塌–涌浪试验进行了相同工况下的数值计算,从颗粒坍塌运动过程、涌浪高度演化过程等方面进行对比,结果表明模拟结果与试验结果吻合很好,验证了CFD–DEM流固耦合模型的有效性。然后,将该方法应用于四川省猴子岩水库色玉滑坡–涌浪灾害的演进过程分析,重现了该事件滑坡失稳运动、涌浪产生及传播、涌浪爬升、涌浪回流的全过程,计算结果显示:计算得到的电站进水口处涌浪高度与实测数据较为接近;色玉滑坡从失稳运动至静止堆积的持续时间约为20 s,颗粒平均速度最大达到16.12 m/s;滑坡引起的涌浪约在滑坡失稳10 s后传播到对岸,之后开始沿坡面向上爬升,最大爬升高度达到27.32 m。研究表明CFD–DEM流固耦合模型能够很好地应用于模拟山区河谷大规模滑坡涌浪灾害,可为库区防灾减灾提供高效的技术支持。 展开更多

关键词 滑坡涌浪 计算流体力学(CFD) 离散单元法(DEM) 耦合模型 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟 被引量：11

9

作者 马华庆 赵永志 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1347-1354,共8页

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在... 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速.颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性.在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合. 展开更多

关键词 计算流体力学-离散单元法(cfd-dem) 喷动流化床 颗粒混合 杆状颗粒 非球形颗粒

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于DEM-MFBD-CFD方法的冰雪飞溅击打应答器力学研究

10

作者 迟义浩 肖宏 +2 位作者 郄录朝 张智海 路锟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第24期290-297,共8页

严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynami... 严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynamics-computational fluid dynamics, DEM-MFBD-CFD)耦合分析法,建立车厢底板结冰脱落击打应答器模型,并借助风洞和现场试验结果,验证了模型的可靠性;基于建立的分析模型研究不同列车速度、风压变化、冰块质量等因素对应答器击打的受力影响。结果表明:应答器受到的最大应力随列车运行速度呈现幂函数增长关系,当行车速度增大到350 km/h时,最大应力达15.591 MPa,约为150 km/h时的3.5倍;且随冰块质量增加应答器最大应力呈现先迅速增加后缓慢增长趋势;当横风风速为5~20 m/s作用时,应答器表面所受到的最大应力相差不大,表明横风对冰雪击打应答器作用可忽略不计;为减小冰雪飞溅击打应答器危害,可采取除融雪手段、列车降速等措施。 展开更多

关键词 冰雪飞溅 离散单元法 离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(DEM-MFBD-CFD)耦合分析法 应答器 力学响应

在线阅读 下载PDF 职称材料

负压取样过程钻杆转速对煤屑-气流动特性的影响研究

11

作者 张宏图 甄泽栋 +1 位作者 李博涛 张欧娅 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页

为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离... 为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离的增加而逐渐减小并趋于稳定,最大切向速度迅速衰减并消失;钻杆转速增加时,气流最大轴向速度变化不大,最大切向速度显著增加;随着钻杆转速增加,煤屑螺旋流更加明显,旋流区距离变长,悬浮区距离变短;进入钻杆的煤屑数量减少,5 m/s速度以上的煤屑分布增多且分散;转动时钻杆内部实际固气比小于设定值,煤屑输送效率随转速的提高先增后减。 展开更多

关键词 负压取样 钻杆转速 煤屑 流动特性 计算流体力学与离散单元法(cfd-dem)耦合模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合固体推进剂双螺杆挤出成型过程DEM-CFD耦合仿真 被引量：4

12

作者 王建 刘皓 +3 位作者 赵亚风 乔晓林 李兴刚 赵慧 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期138-145,共8页

复合固体推进剂含有固体颗粒较多,传统的有限元分析方法难以准确实现复合固体推进剂在双螺杆挤出过程的仿真模拟。离散单元法(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合是一种适合复合固体推进剂生产过程仿真的有效方法,但实现难度很大。基于标定的... 复合固体推进剂含有固体颗粒较多,传统的有限元分析方法难以准确实现复合固体推进剂在双螺杆挤出过程的仿真模拟。离散单元法(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合是一种适合复合固体推进剂生产过程仿真的有效方法,但实现难度很大。基于标定的接触模型参数通过DEM实现了以铝粉和高氯酸铵为主要组分的固体推进剂固体颗粒在双螺杆挤出输送过程的模拟,利用测得液相黏度模型参数通过DEM-CFD耦合计算实现了固体推进剂固体颗粒与液相在双螺杆挤出过程的耦合仿真。结果表明,通过DEM计算得到的固体推进剂固体颗粒在双螺杆中的输送与实验规律相符;对比DEM-CFD耦合仿真与DEM中固体颗粒仿真结果,可见加入了液相的DEM-CFD耦合仿真物料流动性比未添加液相的DEM固体颗粒更好,物料在螺杆输送段的填充率从20%提升到40%,固体颗粒平均输送速度提升150%,螺杆的受力变化不大。 展开更多

关键词 复合固体推进剂 双螺杆挤出 离散单元法 计算流体力学 耦合仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

气固流化床化学反应数值模拟中颗粒尺度模型研究进展 被引量：3

13

作者 邱沫凡 蒋琳 +3 位作者 刘荣正 刘兵 唐亚平 刘马林 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5047-5058,共12页

气固流化床由于其优良的气固接触效率和传热传质效率,已经被广泛应用于能源、矿冶、化工、制药等工业领域。本文针对颗粒流态化-反应系统数值模拟研究进行了综述,阐述了数值模拟的三个尺度:化学反应工程模型、双流体模型以及颗粒尺度模... 气固流化床由于其优良的气固接触效率和传热传质效率,已经被广泛应用于能源、矿冶、化工、制药等工业领域。本文针对颗粒流态化-反应系统数值模拟研究进行了综述,阐述了数值模拟的三个尺度:化学反应工程模型、双流体模型以及颗粒尺度模型。然后聚焦于基于CFD-DEM方法的变粒径颗粒流态化-化学反应过程模拟,梳理分析了6种颗粒反应模型,即均匀转化模型、缩粒反应模型、缩核反应模型、联合收缩模型、细颗粒反应模型和随机孔隙模型,并从颗粒性质变化、化学反应模型、不同尺度耦合三个角度探讨了不同的颗粒反应模型的优点和应用中的局限性,分析了跨尺度颗粒系统模拟方法的发展近况,最后讨论了CFD-DEM方法在气固流化床化学反应过程模拟的应用上未来可能的发展方向,包括颗粒尺度大规模高效计算算法、颗粒反应模型的精确化以及颗粒-气体信息传递的精细化描述方面。有助于气固流化床化学反应模拟领域的梳理和发展,尤其是可供颗粒尺度模拟领域的研究人员参考和借鉴。 展开更多

关键词 气固流化床化学反应 多尺度模拟方法 计算流体力学-离散单元法 颗粒尺度反应模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

旋流气力输送管道的结构优化研究 被引量：1

14

作者 张嘉 张宏 +2 位作者 侯集 刘日麟 彭晨 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期47-52,共6页

为了探究加料器携带段旋流气力输送过程中的出现的下料管堵塞问题,在工程生产实验验证的基础上,采用CFD-DEM(计算流体力学与离散单元法)耦合的数值模拟方法对加料器携带段出料口的质量流量、速率均匀性及管道内物料的流动特性进行研究,... 为了探究加料器携带段旋流气力输送过程中的出现的下料管堵塞问题,在工程生产实验验证的基础上,采用CFD-DEM(计算流体力学与离散单元法)耦合的数值模拟方法对加料器携带段出料口的质量流量、速率均匀性及管道内物料的流动特性进行研究,总结出高灵敏度参数起旋侧吹孔的高度H、角度α、过渡段的内凹度β对质量流量及速率均匀性2个评价指标影响规律,对优化目标进行多因素耦合分析,推出优化目标的理论模型,并依据回归方程求解出最优的参数组合,解决工程中变管径旋流气力输送中物料堆积堵塞问题,此研究同时也为变管径旋流气力输送相关设备的改进提供指导意义。 展开更多

关键词 气力输送 计算流体力学与离散单元法 气固两相流 数值模拟 结构优化

在线阅读 下载PDF 职称材料