D0I:10.13374片.issnl00103x.1998.0B.026 第20卷第3期 北京科技大学学报 Vol.20 No.3 1998年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.1998 局部富氧喷煤直吹管内气一固两相 流动及传热数值模拟* 刘应书杨天钧苍大强刘述临 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要以气一固两相的动量、热量、物质守衡为基础，用多流体模型描述气体和颗粒两相的运动， 用气相湍流模型和颗粒湍流代数模型分别描述气相和颗粒相的湍流特性，建立了高炉局部富氧 喷煤直吹管内气一固两相流动及传热的数学模型.数值模拟了9种工况下的气相流场，温度场以 及煤粉颗粒相的速度场、浓度场和温度场，并研究了富氧率、风温，固气比，插枪角度等喷吹参数 对各种场量的影响.数值模拟结果与实测值符合良好， 关键词高炉；喷煤；富氧；数学模型；数值模拟 分类号TF3218 高炉局部富氧喷吹煤粉时，由氧煤枪喷出的煤粉、载气和氧气在直吹管内热风中混合，加 热，然后进入回旋区气化燃烧。直吹管中煤粉和气体的速度场、温度场、浓度场对煤粉的气化 燃烧有很重要的影响.由于实际测量的困难性，有必要对直吹管内气一固两相流动及其传热 进行数值模拟研究， 1数学模型 1.1控制方程 假设高炉局部富氧喷煤直吹管内气一固两相流动为稀疏悬浮体两相定常流动，且不计其 伴随的化学反应.采用拟流体模型，通过气一固双流体体系内的质量、动量和能量守恒定律分 别建立气相、固相的守恒方程，应用气相湍流K一ε模型和颗粒湍流代数模型描述气相和颗粒 相的湍流特性，得到如下的控制方程) 品eom+8op)-是u0-s (1) 其中：p一因变量，如速度分量w和v,焓H,气相湍流动能k,气相湍流动能耗散率ε等；「是扩 散系数；S为源项.各守衡方程展开形式列于表I, 表1中：4.表示气相的有效动力粘度，包括气相分子动力粘度u,和湍流动力粘度4t。,t。 分别为颗粒弛豫时间和平均弛豫时间；n为单位体积内第K组颗粒的个数；入是气体的导热系 数；2xQx分别为单位时间内第K组的单个颗粒与气流的对流换热及与壁面间辐射换热. 确定颗粒湍流运动粘度的颗粒湍流代数模型为： 1997-06-03收稿刘应书男，36岁，副教授，博士后 *国家“八五”攻关项目DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 03. 026