[发明专利]一种基于CFD的循环流化床回料管结构优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于CFD的循环流化床回料管结构优化设计方法，包括以下步骤：（1）建立多种不同结构的三维提升管模型，包括分别改变回料管管径、安装高度和安装角度；（2）在CFD软件中设置模拟所需的模型参数和变量参数；（3）运行CFD计算获取提升管内各流动参数值和各流场分布特征；（4）提取并计算提升管内轴向空隙率、轴向压力梯度和不同高度轴向颗粒速度的径向分布，确定最佳回料管管径；（5）基于步骤（4）中最佳的回料管管径，比较不同回料管安装高度下的模拟结果，重复步骤（1）~（4），分别确定回料管最佳安装高度和角度。本发明有效克服了实验研究投资大、风险高、周期长等缺点，为优化反应器结构、提高产品性能提供指导。

主权项

1.一种基于CFD的循环流化床回料管结构优化设计方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）采用GAMBIT软件包建立多种不同结构的三维提升管模型，并进行网格划分，将生成的网格文件导入CFD 软件；其中不同结构包括回料管管径、安装高度和安装角度；（2）在CFD软件中设置模拟所需的模型参数和变量参数；其中所述模型参数包括多相流模型和湍流模型，变量参数包括操作条件和离散压力、动量、湍动能及湍动能耗散率；（3）运行CFD计算并获取提升管内各流动参数值和各流场分布特征；（4）基于只改变回料管管径的模拟方案，提取并计算提升管内轴向空隙率、轴向压力梯度和不同高度轴向颗粒速度的径向分布，分析并确定回料管管径优化范围；结果表明，回料管管径的优化范围为d/D=0.40‑1.00，d为回料管直径，D为提升管直径；优选地，d/D=0.75时为最佳；（5）基于步骤（4）中最佳的回料管管径，比较不同回料管安装高度下的模拟结果，重复步骤（1）~（4），确定回料管最佳安装高度；结果表明，回料管高度的优化范围为h/D=0.50‑2.00，h为回料管中心线距分布板的高度；优选地，h/D=1.40为最佳；（6）基于步骤（4）（5）中最佳的回料管管径和安装高度，比较不同回料管安装角度下的模拟结果，重复步骤（1）~（4），确定回料管最佳安装角度；结果表明，回料管角度的优化范围为θ=0‑60°，θ为安装角度；优选地，θ=0°时为最佳。