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第57卷第2期哈尔滨工业大学学报Vol.57No.2

2025年2月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYFeb.2025

DOI:10.11918/202309064

基于含晕气泡曳力模型的鼓泡床流化行为分析

章凯,朱垚辰,李娟,王帅

(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001)

摘要:气固鼓泡流态化系统具有非平衡、非线性的多尺度特征。为研究含晕鼓泡床内复杂流动行为,利用含晕气泡多尺度

曳力模型对三维鼓泡床反应器开展数值模拟,获得不同位置颗粒速度与体积分数的变化规律。对颗粒体积分数时间波动序

列进行小波变换,分析轴向和径向位置颗粒脉动和气泡波动的变化。结果表明:基于含晕气泡的多尺度曳力模型能够较好地

预测床内流动状态,床内整体呈现颗粒在中心上升而沿壁面下落的环-核流动形式;与颗粒速度波动相比,颗粒体积分数的

波动频率更高且更加难以分辨;小波分析获得的颗粒相和气泡相的波动强度沿床高增加,但随着靠近壁面逐渐减弱;A类颗粒

鼓泡床内气泡更强烈的破碎与聚并行为,使径向气泡分布较为均匀,能量分率径向差异较小;入口流速的增大增强了颗粒径

向分布的非均匀性,且增大了颗粒相和气泡相波动信号的能量分率。

关键词:含晕气泡;鼓泡流化床;小波分析;曳力

中图分类号:TF803.11文献标志码:A文章编号:0367-6234(2025)02-0017-08

Analysisofflowbehaviorsofbubblingfluidizedbedviaclouded

bubble-baseddragmodel

ZHANGKai,ZHUYaochen,LIJuan,WANGShuai

(SchoolofEnergyScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

Abstract:Gas-solidbubblingfluidizationsystemexhibitsnon-equilibrium,non-linear,andmultiscale

characteristics.Inordertostudythecomplexflowbehaviorinsidethefluidizedbedwithcloudedbubbles,this

paperconductsnumericalsimulationsonathree-dimensionalbubblingfluidizedbedusingthecloudedbubble-based

multi-scaledragmodel.Thevariationsofparticlevelocityandconcentrationatdifferentpositionsareobtained.The

timefluctuationsequencesofparticleconcentrationareprocessedbywavelettransformations.Theparticle

fluctuationandbubbleoscillationattheaxialandradialpositionsarecompared.Theresultsindicatethatthe

cloudedbubble-basedmultiscaledra