阐明结构化颗粒填充床内流体流动的实验与数值研究
流体动力学
2024-05-03 v1
摘要
本文对填充床中简单单元胞（SUC）和体心立方（BCC）构型颗粒的气态射流与伴流的弥散进行了实验与数值研究。实验装置的搭建使得相应的数值框架可采用合适且简化的边界条件。SUC 与 BCC 颗粒床由 3D 打印球体组成。在颗粒雷诺数为 200、300 和 400 时，直接分析了两种床层出口处的流速。立体粒子图像测速（SPIV）在实验上布置为可瞬时获取填充床出口整个区域的流速。数值方法由最先进的浸入边界法（IBM）与自适应网格加密（AMR）组成。本文给出了 SUC 和 BCC 填充颗粒床的孔隙射流结构及每个孔隙流出的速度场。数值与实验研究对所有流速下的 SUC 构型均显示出良好一致性。对于 BCC 构型，模拟与实验间的孔隙射流结构可观察到一些差异，但总体流速分布显示出良好的整体一致性。轴向速度通常对于靠近床层中心的孔隙高于靠近壁面的孔隙。此外，观察到轴向速度在填充床外围孔隙附近增大。与 SUC 构型相比，该行为在 BCC 构型中占主导。研究表明，实验与模拟均可用于研究填充床反应器内的复杂流体结构。
引用
@article{arxiv.2309.15677,
title = {Experimental and numerical investigation to elucidate the fluid flow through packed beds with structured particle packings},
author = {Shirin Patil and Christian Gorges and Joel López-Bonilla and Moritz Stelter and Frank Beyrau and Berend van Wachem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.15677},
year = {2024}
}