文档介绍：§4 湍流气固两相流动模型
气固两相流动的研究方法
把流体或气体当作连续介质,而将颗粒视为离散体系
把流体与颗粒都看成共同存在且相互渗透的连续介质,即把颗粒视作拟流体
近年来,在研究有化学反应的气粒两相流时,也探讨了诸如颗粒相的连续介质—轨道模型这样的综合方法
1 气固两相流动的特点
1) 流动类型—根据以下特征时间的比值组成的相似准则的量级判断
流动时间(停留时间)
扩散驰豫时间
平均运动驰豫时间
流体脉动时间
颗粒间碰撞时间
其中

当时,为无滑移流(平衡流);
当时,为强滑移底(冻结流);
当时,为扩散—冻结流;
当时,为扩散—平衡流;
当时,为稀疏悬浮流;
当时,为稠密悬浮流。
2) 颗粒尺寸及其分布规律
气固两相流中颗粒平均尺寸

(56)

颗粒尺寸分布规律的Rosin—Rammler公式

(57)
式中为尺寸大于dk的颗粒的重量百分比;n是非均匀性指数;d是特征尺寸。n和d均由实验确定。
3) 表观密度和体积分数
气固两相流动中几种不同定义的密度
(58)
式中—混合物密度;
—流体(气体)的表观密度;
, —颗粒的表观密度;
—颗粒材料密度。
颗粒相及气相的体积分数定义为:
(59)
对于稀疏气固两相流动有
其中为气体材料密度。
在煤粉火焰中有
即

故煤粉火焰为稀疏气固两相流动
4) 颗粒阻力、传热传质及反应
颗粒阻力按照气固两相间相对运动的Reynolds数范围的不同具有不同的规律:

(60)
当颗粒温度高于气体温度T时,颗粒阻力要大于等温情况下的阻力。这时计算中的气体粘性系数如下确定(式中和分别为和T下的气体粘性系数):

(61)
蒸发,挥发和反应会引起颗粒质量变化从而降低颗粒阻力,此时颗粒阻力计算式为:
(62)
式中B为与质量变化率有关的无量纲参数:

(63)
颗粒的传热传质可以用Ranz —Marshell公式描述:

(64)
2 气固两相流动的基本方程
将多相或两相流动系统视作一个多相混合物
颗粒与流体在宏观上占据相同的空间(但在微观上占据不同的空间),互相渗透,且各相具有各自的尺寸、速度和温度
对真实的多相流动系统,需要了解的是宏观流动特性
欧拉坐标系中湍流多相流动的瞬时方程组
流体(气)相连续方程

(65)
第k种颗粒相连续方程
(66)

混合物连续方程

(67)