鼓泡流化床气固双流体模拟方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115935783A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211227630.3G06F119/14(2020.01)(22)申请日2022.10.09(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市拱墅区潮王路18号(72)发明人赵云华王成静周明涵庄健崇(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201专利代理师孙家丰(51)Int.Cl.G06F30/27(2020.01)G06F30/28(2020.01)G06T17/00(2006.01)G06N3/02(2006.01)G06F113/08(2020.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称鼓泡流化床气固双流体模拟方法(57)摘要鼓泡流化床气固双流体模拟方法，包括：S1、利用Solidworks建立鼓泡床三维模型，并将模型导入开源软件中；S2、进行物性参数设置并建立颗粒动力学微观尺度模型：S3、基于双流体方法进行模拟细化处理，设置不同的工况进行模拟，验证网格小于颗粒直径时TFM模拟的有效性，并建立粗网格模拟和细网格模拟二者之间的数据联系；S4、利用细网格模拟数据计算两相曳力；S5、细化处理后的数据与两相曳力进行相关性分析，确定训练的输入输出参数，对数据进行归一化处理；S6、搭建完整人工神经网络训练模型；利用Python工具通过人工神经网络建立输入和输出参数的非线性拟合关系，构建曳力模型；S7、通过二次开发植入自构建模型，将模型应用到大型工业设备，进行模型验证。CN115935783ACN115935783A权利要求书1/1页1.鼓泡流化床气固双流体模拟方法，包括如下步骤：S1、利用Solidworks建立鼓泡床三维模型，并将模型导入开源软件；S2、进行物性参数设置并建立颗粒动力学微观尺度模型：ε为气固两相浓度，ρ为气固两相密度，v/u为气固两相速度，p为气固两相压力，dp为颗粒直径，τ为剪切应力；S3、基于双流体方法进行模拟细化处理，设置不同的工况进行模拟，验证网格小于颗粒直径时TFM模拟的有效性，并建立粗网格模拟和细网格模拟二者之间的数据联系；S4、利用细网格模拟数据计算两相曳力；Re为雷诺数，与两相密度、浓度以及气相粘度有关；S5、细化处理后的数据与两相曳力进行相关性分析，确定训练的输入输出参数，对数据进行归一化处理；S6、利用第三方工具Python搭建完整人工神经网络训练模型；利用Python工具通过人工神经网络建立输入和输出参数的非线性拟合关系，构建曳力计算模型；S7、通过二次开发植入自构建模型，将模型应用到大型工业设备，进行模型的有效性和可靠性验证。2CN115935783A说明书1/3页鼓泡流化床气固双流体模拟方法技术领域[0001]本发明属计算机仿真技术领域，具体涉及一种鼓泡流化床气固双流体模拟的方法。背景技术[0002]近些年大型工业尺度设备内的气固流动模拟受到广泛关注，双流体模型不受颗粒数目限制这一优点使得其在工业设备(流化床、锅炉等)模拟中广泛应用。目前双流体模拟设备主要集中在实验室尺寸上，并未较多深入到大型工业设备上。经典双流体模型结合小尺度反应器，在细网格模拟中无论是单颗粒还是颗粒聚团都可很好的观察到较为细致的结构，并且获得较为准确的流场信息。当结合大尺度反应器时，采用细网格模拟会缺失部分由颗粒聚团引起的非均匀结构；采用粗网格模拟时，基本观察不到流场内颗粒聚团等非均匀结构。由此可见，双流体模型虽广泛应用，但依旧会受到众多因素的限制。一般情况下，工业流化床反应器规模大，常用粗网格进行模拟，但不考虑网格内气固非均匀结构的双流体模型很难预测出合理的流体速度和压力等特征。[0003]在实际工程应用过程中，无法做到实时模拟来解决工程设备运行中遇到的各种问题。从模拟时长和空间存储角度两方面考虑，要做到大尺度高精度很困难，不仅要提高模拟分辨率同时也要修正模型，在进行模型封闭的同时加速计算提高模拟效率，解决多尺度、介尺度下双流体模拟存在的缺陷，更好的适用于工业尺度上的模拟。发明内容[0004]本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种鼓泡流化床气固双流体模拟方法。[0005]本发明的鼓泡流化床气固双流体模拟方法，具体步骤如下：[0006]1、利用Solidworks建立鼓泡床三维模型，并将模型导入开源软件中。[0007]2、进行物性参数设置并建立颗粒动力学微观尺度模型：[0008][0009][0010][0011][0012]ε为气固两相浓度，ρ为气固两相密度，v/u为气固两相速度，p为气固两相压力，dp为颗粒直径，τ为剪切应力。[0013]3、基于双流体方法进行模拟细化处理，设置不同的工况进行模拟，验证网格小于颗粒直径时TFM模拟的有效性，并建立粗