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高长径比生物质圆柱颗粒阻力模型的直接数值模拟研究
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作者 汪靖良 江茂强 +4 位作者 方庆艳 马仑 马启磊 彭志福 殷春根 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第11期4372-4382,I0021,共12页
生物质颗粒常用于煤粉锅炉掺烧发电,颗粒呈现为大粒径和长圆柱体的特点,目前缺乏这类颗粒相关的阻力模型。该文针对常用生物质秸秆颗粒(长径比为L/D=9:1的长圆柱体),采用开源计算流体力学软件OpenFOAM对固定颗粒绕流特性及阻力模型开展... 生物质颗粒常用于煤粉锅炉掺烧发电,颗粒呈现为大粒径和长圆柱体的特点,目前缺乏这类颗粒相关的阻力模型。该文针对常用生物质秸秆颗粒(长径比为L/D=9:1的长圆柱体),采用开源计算流体力学软件OpenFOAM对固定颗粒绕流特性及阻力模型开展直接数值模拟研究,在较宽雷诺数(10≤Re≤800)和入射角(0°≤θ≤90°)范围内,拟合阻力系数(C_(D))的新关联式。结果表明:1)在雷诺数范围为(500≤Re≤800)及入射角度θ≤15°时,圆柱绕流呈现不稳定状态。圆柱体投影面积在θ=15°达到最大后开始减少,而入射角的变化,导致背风面形成较小的回流区,从而减小颗粒表面上的压力差,C_(D)随入射角的增大而减少。而雷诺数的增加同样使得压差阻力变小,因此C_(D)呈现递减趋势;2)对于长圆柱体颗粒,Hölzer和Sommerfeld的一般关联式在0°<θ<90°中间角度的阻力系数估计过高,其程度随着雷诺数的增加而加剧;3)新拟合阻力关联式与原始数据平均相对误差为1.8%,均方误差(mean squared error,MSE)为6.7×10^(-2),为长圆柱体生物质大颗粒气固两相动力学提供更精确的阻力模型。 展开更多
关键词 圆柱体颗粒 高长径比 生物质 阻力系数 数值模拟
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