电子计算机数值计算对工程问题研究广泛应用,不同倾角进料管的推流式反应器流体动力学_CFD_模拟...

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文章标签：电子计算机数值计算对工程问题研究广泛应用

中国沼气ChinaBiogas2010,28(3)15

不同倾角进料管的推流式反应器流体动力学(CFD)模拟

张战锋,张衍林,马兰,赵红,袁怡

(1.华中农业大学工程技术学院,武汉 430070;2.中国农业科学院麻类研究所,长沙 410205)

摘要:为了避免进料时推流式反应器中出现流动死区,本文应用计算流体动力学(CFD)软件对不同倾角进料管进料时,推流式反应器内部流体流动的影响情况进行了模拟研究。通过对倾角为15b,30b,45b,60b,70b进料管进料的反应器内部流体流场的模拟分析,得出推流式反应器进料管倾角为30b时,反应器内流体呈活塞式推移且流动死区小,为反应器的结构设计提供依据。关键词:CFD;生物质能;推流式反应器;进料管

中图分类号:X703;S216.4 文献标识码:A 文章编号:1000-1166(2010)03-0015-03

CFDSimulationofPlugFlowReactorwithDifferentInclinedFeedingPipe/ZHANGZhan-feng1,ZHANGYan-lin1,MALan2,ZHAOHong1,YUANYi1/(1.CollegeofEngineeringandTechnology,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China;2.InstituteofBastFiberCrops,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Changsha410205,China)

Abstract:Inordertoavoiddeadzoneofinfluentflowingintheplugflowreactor(PFR),theComputationalFluidDynam-ics(CFD)softwarewasusedtosimulatetheflowinginPFRatdifferentinclinedfeedingpipe.FlowingfieldanalyzingwasmadeforthePFRwithinclinedfeedingpipeof15b,30b,45b,60b,70b.Theresultshowedtha,tthefluidinthePFRwasmov-ingbypistonmodewithsmalldeadzone,andthedeadzonewasrelativelysmallerwhenthefeedingpipewasinclinedat30b.Keywords:CFDsoftware;plugflowreactor(PFR);

feedingpipe

1 引言

自上世纪70年代能源危机后,生物质能以其

独特的优点成为世界各国重点发展的可再生能源之一,其资源丰富,已成为当今人类利用的第4大能[1]

源。随着生物质能的发展,用于生物质能的设备也越来越多,但是传统的设计方法受试验条件的限制,已经不能满足设备快速增长的需求,数值模拟技术则为此提供了新的思路和方法。数值模拟也叫计算机模拟,它以电子计算机为手段,通过数值计算和图像显示的方法,达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。它具有投入小、仿真模拟能力强、可重复性和可控制性好、设计周期短等优点,所以被广泛的应用在能源、化工、航空及

[2]

轻工等行业的设计中。CFD(ComputationalFluidDynamics)是常用的数字模拟技术之一,主要应用于流体流态模拟,它能够对流场形态,如速度、压强、温度的分布提供详细的信息,对流场的流动状态进行预测,为科学研究提供了参考依据。

收稿日期:2009-12-18 修回日期:2010-02-22

推流式反应器(Plugflowreactor,简称PFR)亦

称塞流式反应器,其不需要搅拌装置,结构简单,能耗低;动转方便,故障少,稳定性高,适用于高SS废物的处理,在20世纪60年代我国就开始修建。但基于计算流体动力学对推流式反应器内部流体流动情况进行模拟的文献还不多见,对生物质能的CFD模拟主要集中在生物质能的化学转换

[4]

和生物转换方面,且比较多的集中在流化床与沉

[5]

淀池模拟上。魏新利等利用FLUENT软件对流化床冷模入口段进行了模拟,对比了不同的开孔形式和开孔直径对流场特性的影响,得出了流化床冷模中直孔式均匀多孔布风板是布风板的最优结构。

[6]

王益群建立了废水污泥在流化床中热解气化过程、生物质在流化床中气化过程、生物质在流化床中热解液化的三维动力学模型,通过模拟并与实验数据相对比,得出了计算流体动力学模型对于分析生

[7]