气固流态化介尺度结构及非均匀曳力模型研究

项目名称： 气固流态化介尺度结构及非均匀曳力模型研究

项目编号： No.91334111

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2014

项目学科： 能源与动力工程

项目作者： 祁海鹰

作者单位： 清华大学

项目金额： 75万元

中文摘要： 本项目以气固流态化系统设计、放大和操作优化为背景，研究气固流态化过程中由颗粒团聚形成的介尺度结构特性及其对流动、传递的影响。拟通过理论分析、数值模拟和实验达到以下目标：(1) 探明介尺度结构的形成和演化规律，构建流态自适应的介尺度结构数学模型；(2) 探明颗粒尺寸分布对介尺度结构的影响规律，并进行模型修正；(3) 结合最小能量理论，发展适于非均匀流动系统的多尺度曳力模型，并应用于欧拉/欧拉法对气固非均匀流动的数值模拟。研究将有助于完善最小能量理论、深化对介尺度结构行为和影响的认识，为发展大型流态化系统的数值方法，指导反应装置设计、放大和操作优化奠定理论基础。

中文关键词： 气固两相流；介尺度结构；颗粒团聚；多尺度最小能量理论；非均匀曳力模型

英文摘要： This project focuses on meso-scale structure or particle cluster and its influences on the flow dynamic and momentum transfer in gas-solid fluidization processes. Through theoretical analysis, numerical simulation and experimental measurements, this project aims to achieve the following objectives. (1) Probe the formation and evolution mechanisms of mesoscale structure and establish flow pattern adaptive mathematical models which can quantitatively describe the cluster structure. (2) Probe the influences of particle size distribution on the mesoscale structure and improve the cluster model; (3) Develop multiscale drag model for non-uniform flow systems through combining the cluster model with the multiscale energy minimization theory. Finally, incorporate the multi-scale drag model into Euler/Euler method for modeling the gas-solid non-uniform flows. The project helps to deepen the understanding of mesoscale structure and its effect on flow dynamics, improve the multiscale energy minimization theory and establish a theory foundation for the numerical simulation of large-scale fluidization system which will guide the reactor design, scale-up and operational optimization.

英文关键词： gas-solid two-phase flow；meso-scale structure；clusters；Energy Minimization of Multi-Scale Theory；drag model for heterogeneous flow