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基于EMMS介尺度模型的双分散鼓泡流化床的模拟
基于EMMS介尺度模型的双分散鼓泡流化床的模拟
摘要：鼓泡流化床作为一种重要的多相流反应器，被广泛应用于化工、石油、环境等领域。然而，双分散鼓泡流化床的模拟研究相对较少。本文基于EMMS介尺度模型，对双分散鼓泡流化床进行了模拟研究。通过对床层内气固两相的相互作用进行建模，得到了鼓泡流化床内的气固两相流场分布、气泡尺寸分布、气泡间气体与颗粒的传质过程等。结果表明，EMMS介尺度模型能够较为准确地描述双分散鼓泡流化床的特性，为实际应用提供理论指导和参考。
关键词：鼓泡流化床；双分散；EMMS介尺度模型；模拟
1.引言
鼓泡流化床是一种在化学工程和能源领域中广泛应用的多相流反应器。通过气体和固体颗粒之间的相互作用，鼓泡流化床能够实现高效的混合和传质，提高反应速率和产率。然而，双分散鼓泡流化床的模拟相对来说比较复杂，由于气泡大小和分布的不均匀性，使得传质和反应过程变得更为复杂。因此，开展双分散鼓泡流化床的模拟研究具有重要的理论和实际意义。
2.EMMS介尺度模型
EMMS介尺度模型是一种多尺度方法，将床层内气固两相的宏观流动特性与微观颗粒和气泡尺寸分布的影响进行了耦合。该模型将气固两相流通过区分宏观和微观过程进行建模，能够较好地描述双分散鼓泡流化床内的气固交互作用。
3.模拟方法
通过数值模拟方法，构建了双分散鼓泡流化床的模型。首先，采用欧拉-拉格朗日方法进行流场和颗粒运动的离散化，并通过修正的近壁壁面模型改善床层内颗粒运动的描述。然后，采用EMMS介尺度模型对床层内的气泡尺寸和分布进行建模，并对气泡间的气体传质过程进行模拟。
4.模拟结果与讨论
通过模拟得到了双分散鼓泡流化床内的气固两相流场分布图，并分析了不同气泡尺寸对流化床特性的影响。结果表明，气泡尺寸分布的不均匀性对传质和反应过程具有重要影响，其中较大气泡在流化床顶部更为集中，而较小气泡分布更为均匀。同时，考虑气泡尺寸分布的模型能够更准确地预测气体和颗粒的传质过程，提高了模拟结果的准确性。
5.结论
本文基于EMMS介尺度模型，对双分散鼓泡流化床进行了模拟研究。通过对气固两相的相互作用进行建模，得到了鼓泡流化床内的气固两相流场分布、气泡尺寸分布、气泡间气体与颗粒的传质过程等。模拟结果表明，EMMS介尺度模型能够较为准确地描述双分散鼓泡流化床的特性，在实际应用中具有重要的理论指导和参考价值。
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