VoL.26 No.2 刘向军等：稠密气固两相反应流的拉格朗日法 ·137· 2.0 2.0 [气相流场计算达粗收效 一计算流场中各个颗粒团豪合力的大小 .6 6 并行计算公1内的所有颗粒团的运动轨道】 计算所有颗粒团的化学反应 2 判断颗粒团是否破碎> 长 0.8 0.8 判断颗粒团是否碰撞 碰掩对象 0. 0.4 颗粒团与单个颗粒 颗粒团与颗粒团 0 颗粒团重新组合 -0.101500.1015 -0.101500.1015 床宽/mm 床宽/mm 是否完成所有时间步长的计算一一 (a)气相速度矢量图 (b)床内颗粒分布图 图2气相速度矢量图和床内颗粒分布图 是 Fig.2 Velocity vectors and cluster structure in the bed 计算颖粒源项 计算加入颗粒源相的气相场 0.25 0.20 n=5 收敛 是计算终止 中 ,n=20 0.15 n= 100 图1计算流程 ￥ 0.10 500 Fig.1 Calculation flowchart 1500 图2(a)所示为计算所得床内气相速度矢量 0.05 n=3000 图.在床下部(00.3m),由于此区域颗粒浓度大， 0. 颗粒分布不均匀、波动大，速度分布较为复杂，沿 0 500 1000 1500 径向波动明显，有多个回流区出现：在床高03m 时间s 图3不同颗粒数的颗粒团的转化率的比较 以上，中心气流速度高，两侧近壁处流速低，有一 Fig.3 CaO Conservation of particle clusters with different 小的负速度区.这一速度分布与其他研究者实验 size 结果相符m.图2(b)所示为计算所得床内两相流 1.0 动达到稳定后床内某时刻(1=4.0s)颗粒分布图. 由此图可明显看出，颗粒在循环流化床内的分布 0.8 是极不均匀的.沿床高方向，床下部颗粒多，浓度 1以 0.6 高，上部颗粒明显减少，浓度稀：沿床径向方向， 0.4 床中心颗粒少，浓度稀，而近璧处颗粒浓度急剧 增高.这一分布规律正是循环流化床内稠密气固 0.2 两相流动不均匀性的基本特征，本文数值模拟的 结果明显揭示了这一特征. 0 50010001500200025003000 图3所示为计算所得不同颗粒数的颗粒团随 颗粒团所含颗粒的个数/个 时间的转化率（已反应的CaO质量/CaO质量总质 图4所含颗粒数对”m的影响 Fig.4 Effect of particle size on nm 量)的比较.图4为所含颗粒数对颗粒团的平均反V b L2 6 N O 一 2 刘 向军 等 : 稠 密 气 固两相 反应 流 的拉 格朗 日法 . 1 3 7 . 气相流场计算达粗收敛 . . , ” , , ,州 州 翻门 . 阴们 臼 脚卜 ” 宁二 . . , , , , , , , 甲甲 , , , r . . . 陌甲r m , , , , , 嘴 . ,二 ’, ,晰 , ,介川陌佣. 盼甘洲 ” ” ’f ” . 苏::篇篇篇: 几 计算所有颖粒团的化学反应 碰撞对象 颗粒 团与单个颗粒 颗粒 团与颗粒团 颗粒团重新组合 计 算颗粒源项 计算加入颗粒源相的气相场 / ” 一 ’ . 淡多 产 ” 一 2 0 图 . 在 图 床 2 下 (a) 部 所 (0 一 示 .0 为 3 m 计 ) 算 , 由 所 于 得 此 床 区 内 域 气 颗 相 粒 速 浓 度 度 矢 大 量 , 鳄释{色 颗 粒分 布 不均 匀 、 波 动大 , 速度 分 布较 为 复杂 , 沿 径 向波动 明显 , 有 多 个 回流 区 出现 ; 在床 高 .0 3 m 以上 , 中心气 流速 度高 , 两侧 近壁 处 流速 低 , 有一 小 的负速 度区 . 这一 速度 分 布与 其他 研 究者 实验 结果 相 符 `7 , . 图 2 (b) 所 示 为 计算 所 得床 内两 相流 动 达 到 稳定 后 床 内某 时 刻 (t 二 .4 0 5) 颗 粒 分布 图 . 由此 图可 明 显看 出 , 颗粒 在 循环 流化 床 内的分布 是极 不均 匀 的 . 沿床 高方 向 , 床下 部 颗粒 多 , 浓度 高 , 上部 颗 粒 明显 减 少 , 浓度 稀 ; 沿 床 径 向方 向 , 床 中心颗 粒 少 , 浓 度稀 , 而 近 璧处 颗 粒浓 度 急剧 增高 . 这 一 分布 规律 正 是循环流 化床 内稠密 气 固 两相 流动 不 均匀 性 的基 本特征 , 本文数 值模 拟 的 结果 明显揭 示 了这 一特 征 . 图 3 所示 为计 算所 得 不 同颗粒 数 的颗粒 团随 时 间 的转化 率 ( 已 反 应 的 C a O 质 量 C/ ao 质 量 总质 量 ) 的 比较 . 图 4 为 所含 颗 粒数对 颗 粒 团 的平 均 反 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 UU 时 间s/ 图 3 不 同颗 粒数 的颗 粒 团 的转化 率 的 比较 F啥 . 3 C a o C o n s e vr a ti o n o f P a r it e l e e l u s t e r s w i t h d i fe r e n t S I Z e 1 . 0 厂 - - ~ 一 ~ 一 - 一 - 一 一一 ~ 一- - , 964200 n ù 0 CU 芝僻授创侧羁因除纂曝 5 0 0 1 0 00 1 5 0 0 2 00 0 2 5 0 0 3 0 0 0 颗 粒 团所 含 颗粒 的个 数 /个 图 4 所含 颗粒 数对 水二 的影 响 F i g . 4 E fe e t o f P a rt i e le s坛 e o n 叮 。二