气固流态化过程CFD模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钟汉斌 著

图书标签:

• CFD模拟
• 流态化床
• 气固两相流
• 颗粒物流动
• 数值模拟
• 传热传质
• 化工过程
• 流体力学
• 计算流体力学
• 工程应用

出版社： 中国石化出版社

ISBN：9787511447005

版次：1

商品编码：12276747

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：182

字数：246000

内容简介

　　《气-固流态化过程CFD模拟》为气-固流化床数值模拟方面的专业书籍，在介绍流态化基本原理的基础上，着重分析现有气-固流态化过程的CFD模拟方法，并结合相关实例进行了深入说明。内容涵盖气-固流态化基础知识、双流体模型、离散颗粒轨道模型、稠密离散颗粒轨道模型、多相质点网格法、离散元方法等。

作者简介

　　钟汉斌，男，2013/中国石油大学（北京）/博士研究生/化学工程与技术。2013年起在西安石油大学化学化工学院工作，主要研究方向：气-固流态化的CFD模拟。以第*作者身份发表研究论文11篇，其中SCI收录7篇，授权发明专利1项，参编教材1部。代表性学术论文：
　　1 Multi-fluid Modeling Biomass Fast Pyrolysis in the Fluidized-Bed Reactor Including Particle Shrinkage Effects, Energy & Fuels, 2016, 30, 6440-6447.
　　2. Multi-fluid model with variable particle density and diameter based on mass conservation at the particle scale, Powder Technology, 2016, 294, 43-54.

目录

第一章 气-固流态化概述
第一节 流态化现象及特征
第二节 颗粒的物理特性及分类
第三节 颗粒流体相互作用
第四节 流态化域的分类
第五节 流态化过程的优缺点
第六节 流化床的选型与设计
第七节 流态化的工业应用
第八节 气-固流态化的CFD模拟方法
第二章 双流体模型
第一节 基本控制方程组
第二节 颗粒动理学理论
第三节 气相-颗粒相曳力模型
第四节 非均匀气相-颗粒相曳力模型
第五节 颗粒相-颗粒相曳力模型
第六节 颗粒相壁面条件
第七节 传热模型
第八节 湍流模型
第九节 应用实例
第三章 离散颗粒轨道模型
第一节 气相控制方程组
第二节 颗粒相控制方程
第三节 辐射传热模型
第四节 化学反应模型
第五节 应用实例
第四章 稠密离散颗粒轨道模型
第一节 气相控制方程组
第二节 离散颗粒相控制方程组
第三节 应用实例
第五章 多相质点网格法
第一节 气相控制方程组
第二节 颗粒相控制方程组
第三节 应用实例
第六章 离散元方法
第一节 气相控制方程组
第二节 颗粒相控制方程组
第三节 颗粒间作用力模型
第四节 应用实例
参考文献

前言/序言

《气固流态化过程CFD模拟》 本书深入探讨了气固流态化过程在多相流领域的重要地位及其复杂性，并聚焦于计算流体动力学（CFD）在理解和模拟这些现象中的关键作用。流态化现象广泛应用于化工、制药、能源、冶金等众多工业部门，例如催化裂化、燃烧、干燥、气力输送以及粉体处理等。这些过程的核心在于固体颗粒在气流作用下的悬浮、混合和流动行为，其动力学特性直接影响着设备的效率、产品质量和运行稳定性。 传统上，对流态化过程的研究主要依赖于实验观测和经验关联式。然而，实验手段在捕捉流态化过程内部瞬态、复杂的三维流动结构和颗粒动力学方面存在局限性，且成本高昂、周期漫长。经验关联式则往往在特定条件下有效，难以推广应用于新的工况或几何构型。随着计算能力的飞跃发展，CFD技术为突破这些瓶颈提供了强大的工具。 本书旨在系统性地介绍如何运用CFD方法来模拟和分析气固流态化过程。我们将从气固两相流的基本理论入手，阐述流态化现象背后的物理机制，包括颗粒的受力分析、流态的演变（固定床、缓慢流化、快速流化、环形流等）以及颗粒与流体之间的相互作用。在此基础上，本书将详细介绍CFD数值模拟的理论基础和建模方法。 我们将重点讲解用于描述气固两相流的数学模型，包括欧拉-欧拉模型、欧拉-拉格朗日模型及其各自的优缺点和适用范围。对于欧拉-欧拉模型，我们会深入分析其控制方程组，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程，以及用于描述颗粒相和流体相之间动量、能量和质量传递的曳力、升力、虚拟质量力、颗粒-颗粒碰撞模型（例如Jeffrey-Apostolou模型、Gidaspow模型等）以及湍流模型（如k-ε模型、RNG k-ε模型、LES等）的选择和应用。 对于欧拉-拉格朗日模型，我们将阐述如何追踪大量离散颗粒的运动轨迹，并分析其与流体场的耦合过程。这包括单颗粒模型（SPM）和多颗粒模型（MPM）的原理，以及颗粒碰撞、颗粒-壁面碰撞的处理方法。 在CFD数值模拟的实践层面，本书将指导读者如何构建计算域，进行网格划分，并选择合适的数值离散格式和求解器。我们将详细介绍不同类型流态化设备的CFD建模案例，例如固定床反应器、鼓泡流化床、循环流化床（CFB）等，并分析不同操作参数（如气速、颗粒直径、密度、床层高度等）对流态化行为的影响，例如床层膨胀、返混、颗粒循环速率、流场分布、颗粒聚集与分散特性等。 本书还将关注CFD模拟结果的验证和评估。我们将介绍如何利用实验数据（如压差曲线、颗粒浓度分布、气流速度剖面等）来校核CFD模型的准确性，并讨论模型参数的敏感性分析。此外，针对复杂流态化现象，如颗粒团聚、粘附、磨损以及高温高压下的流态化行为，本书也将提供相应的模拟策略和讨论。 本书适合于从事化工、能源、材料、环境工程等领域的科研人员、工程师以及高等院校相关专业的学生。通过阅读本书，读者将能够掌握运用CFD技术分析和优化气固流态化过程的能力，从而在实际工程应用中解决复杂问题，提升工艺性能，降低运行成本。本书期望成为一本理论与实践相结合的参考书，帮助读者深入理解气固流态化过程的精妙之处，并为CFD模拟技术的进一步发展提供启示。

评分☆☆☆☆☆

我是一位热衷于流体动力学领域研究的学者，一直关注着CFD技术在各种复杂流体现象中的应用。气固流态化过程本身就充满了挑战，其涉及到的多相耦合、颗粒动力学、湍流输运等现象，是CFD研究的一个重要前沿。我非常期待《气固流态化过程CFD模拟》这本书能够在这个领域带来一些新的视角和深入的理论探讨。我希望书中能够对当前主流的气固流态化CFD模型进行系统性的梳理和比较，不仅仅是列举模型名称，而是能够深入分析其背后的物理假设、数学模型以及适用范围。例如，对于颗粒相的描述，除了常见的Eulerian-Eulerian方法，书中是否会介绍DEM-CFD耦合方法的最新进展？DEM方法在捕捉颗粒碰撞、破碎、团聚等细节方面具有优势，但计算量巨大，如何有效地与CFD耦合，减少计算负担，是当前研究的焦点。我特别关注书中是否会探讨如何精确地刻画气固相之间的动量、能量和质量传递。这些相间作用力是流态化过程的关键，模型的准确性直接影响到模拟结果的可靠性。书中是否会提供一些关于求解器优化、并行计算策略等方面的建议，以应对大规模、长时间尺度的流态化模拟？此外，对于流动不稳定性、相变（如颗粒烧结）等复杂现象，书中是否有相应的CFD建模方法和案例？我期待这本书能够引领我进入气固流态化CFD模拟的更深层次研究，为我的学术探索提供坚实的理论支撑和丰富的研究思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，为我这样的流态化领域从业者提供了一个绝佳的学习和提升机会。我一直在思考，如何能够更有效地利用CFD技术来设计和优化我所负责的流态化反应器。我对这本书的期待，更多地体现在其案例的丰富性和实用性上。我希望书中能够涵盖多种不同类型的气固流态化设备，例如流化床反应器（固定床、移动床、循环流化床）、气力输送系统、旋风分离器等，并针对这些设备的不同特点，提供详细的CFD建模和仿真流程。我尤其希望书中能够有一些关于如何针对特定设备特性进行模型定制的指导。例如，对于循环流化床，如何有效地模拟物料的循环和分离？对于带有内部构件（如热交换管束）的流化床，如何准确地处理这些构件对流场的影响？书中能否给出一些关于网格划分策略、物理模型选择（如湍流模型、相间作用模型）、边界条件设定等方面的最佳实践？我还希望书中能够提供一些关于如何进行敏感性分析的指导，了解哪些参数对流态化过程的影响最大，从而有针对性地进行优化。另外，我非常希望书中能够提供一些关于CFD模拟结果解读和工程应用的建议。例如，如何根据模拟结果来判断流态化是否良好？如何预测和解决可能出现的流场不均、颗粒返混等问题？希望这本书能够为我提供一套完整的、可操作的CFD模拟工作流程，帮助我更自信、更高效地运用CFD技术来解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

我是一名设备维护工程师，在日常工作中经常需要处理与气固流态化相关的设备故障和性能问题。虽然我不是CFD领域的专家，但我希望能通过这本书，了解CFD模拟如何能够帮助我更有效地诊断和解决这些问题。《气固流态化过程CFD模拟》这个书名听起来就很有技术含量。我希望这本书能够以一种易于理解的方式，解释CFD模拟在气固流态化领域的具体应用。我尤其希望书中能够提供一些关于如何利用CFD模拟来分析设备运行中的异常现象的案例。例如，当流化床出现颗粒分布不均、返混严重、或局部过热等问题时，CFD模拟能否帮助我们找出根本原因？书中是否会给出一些常见的故障模式以及对应的CFD诊断方法？我非常关心书中是否会提供一些关于如何利用CFD模拟来评估设备改进效果的指导。例如，当我们对设备进行改造（如改变喷嘴设计、增加挡板等）后，CFD模拟能否预测改造后的性能提升情况？我希望书中能够提供一些关于如何根据模拟结果来优化设备操作参数的建议，从而提高设备的运行效率和可靠性。这本书的实用性，将直接影响到我能否将其应用于实际工作中，我期待它能带来一些切实可用的知识和方法。

评分☆☆☆☆☆

哇，终于等到这本书了！《气固流态化过程CFD模拟》这个书名简直直击我的心坎，我从事流态化研究已经好几年了，虽然理论功底还算扎实，但总感觉在模拟方面缺少一些系统性的指导。市面上关于CFD的书籍不少，但专门针对气固流态化的，而且还能兼顾理论和实践的，简直是凤毛麟角。我特别期待这本书能在CFD模型选择、湍流模型耦合、多相流相间作用力刻画等方面提供一些深度解析。毕竟，流态化过程的复杂性在于气相、固相之间的相互作用，如何准确地捕捉这些细节，是模拟成功的关键。我希望书中能够详细讲解如何根据不同的流态化工况（例如是否处于全悬浮、是否发生颗粒团聚、是否存在返混等）来选择最适合的CFD模型和求解器。另外，对于颗粒的离散模型（DEM）与连续介质模型（Eulerian-Eulerian）相结合的应用，书中是否会有深入的探讨？这两种模型各有优劣，何时何种情况下选择哪种模型，或者如何有效地耦合它们，一直是我的一个难题。我还关心书中是否会涉及到网格生成策略，流态化过程的流动特性往往不均匀，尤其是在床层底部和循环区域，如何生成既能保证计算精度又不会过于庞大的网格，也是一个技术挑战。希望这本书能给我带来一些启发，让我的CFD模拟工作更上一层楼，能够更精确地预测和优化各种气固流态化设备的设计和操作参数。这本书的出现，无疑为我们这些在流态化领域深耕的研究者和工程师提供了一盏指路明灯，解决了不少实际应用中的痛点，我对此抱有极高的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《气固流态化过程CFD模拟》就吸引了我，因为我在工作中经常需要处理气固两相流的模拟，而流态化是我关注的一个重要方向。我希望这本书能够为我提供关于如何构建和求解气固流态化CFD模型方面最前沿的技术和方法。我特别期待书中能够深入探讨不同CFD方法在气固流态化模拟中的优劣势，比如Eulerian-Eulerian方法、Lagrangian-Eulerian方法、以及DEM-CFD耦合方法。对于这些方法，我希望能够了解它们在处理颗粒碰撞、颗粒输运、气固相互作用等方面的具体实现和计算效率。我非常关注书中对于相间曳力模型、虚拟质量力、压力梯度力等关键相间作用力模型的详细介绍，以及如何根据不同的流态化工况选择合适的模型。此外，我希望书中能够提供一些关于如何对CFD模型进行校准和验证的指导。对于流态化过程，实验数据的获取可能存在一定的难度，那么如何利用有限的实验数据来提高模型的准确性？书中是否会介绍一些先进的数值算法，例如用于处理大尺度模拟的并行计算技术，或者用于处理复杂边界的自适应网格技术？我希望这本书能够为我提供一些解决复杂气固流态化模拟问题的“杀手锏”，让我能够应对更具挑战性的工程项目，提升我的CFD模拟能力。

评分☆☆☆☆☆

我一直对气固流态化这一重要的工程现象非常着迷，而CFD作为一种强大的数值模拟工具，在理解和优化这些过程方面发挥着越来越重要的作用。因此，《气固流态化过程CFD模拟》这本书对我来说具有极大的吸引力。《气固流态化过程CFD模拟》这本书，我期望它能在以下几个方面提供深刻的见解：首先，关于气固两相流的数值模型，我希望书中能够详细阐述不同模型的物理基础、数学表达以及在流态化过程中的适用性。比如，如何有效地捕捉气泡的形成、演化和破裂？如何准确地描述颗粒相的输运和混合？其次，在相间作用力的建模方面，曳力、虚拟质量力、压力梯度力等对流态化过程的动力学行为至关重要，我希望书中能够提供对这些力模型在不同流态化 regimes下的精确度和局限性的深入分析。第三，关于数值方法和求解器，我希望书中能够介绍如何针对流态化过程的特点进行网格划分，如何选择合适的求解算法以保证计算的稳定性和效率。例如，针对具有大尺度结构（如气泡）和细微湍流结构的流态化过程，是否需要采用特殊的数值格式或自适应网格技术？最后，我非常期待书中能够包含一些关于模型验证和案例分析的内容。通过与实验数据的对比，能够评估模型的可靠性，而具体的工程案例则能够帮助我理解CFD技术在实际气固流态化应用中的强大威力。这本书的到来，无疑将为我深入理解和掌握气固流态化过程的CFD模拟技术提供宝贵的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书我期待已久！《气固流态化过程CFD模拟》这个书名让我感觉像是为我量身定做的。我在一家大型化工企业从事研发工作，流态化技术是我们生产流程中的核心环节。目前我们在CFD模拟方面虽然有所涉猎，但总感觉在气固流态化这个特定领域，缺乏一些系统性的、深度的指导。我希望这本书能够深入剖析流态化过程中涉及的复杂物理现象，并提供相应的CFD建模策略。我特别关注书中是否会探讨如何有效地处理颗粒的离散相，尤其是在高固含量的流态化过程中，颗粒之间的碰撞、磨损、团聚等现象如何准确地捕捉。DEM（离散元法）模拟在这方面有优势，但计算成本很高，我希望书中能介绍一些降低DEM-CFD耦合计算成本的有效方法。此外，对于气相的湍流模型选择，流态化过程的湍流特性与普通气流有所不同，书中是否会给出针对性的建议？我希望能够学习到如何根据不同的流态化模式（如鼓泡流、湍流流化、密集相流化）选择最合适的湍流模型。我还非常希望书中能够提供一些关于如何进行模型验证和不确定性分析的指导，以及如何将CFD模拟结果有效地应用于工艺优化和设备设计。这本书的深度和前沿性，将极大地帮助我提升我们团队的CFD模拟能力，为解决复杂的工程问题提供强大的技术支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于我这样在学术界进行气固流态化领域研究的学生来说，无疑是一份宝贵的财富。《气固流态化过程CFD模拟》这个书名精准地指出了我的研究方向。我希望这本书能够在我现有的知识基础上，提供更深入的理论指导和更广泛的研究视野。我特别期待书中能够对流态化过程的复杂流动机理进行深刻的剖析，并将其与CFD模型的构建紧密结合。例如，书中是否会详细阐述颗粒输运、能量传递、相变等基本物理过程在CFD模型中的体现？我希望能了解如何构建能够准确捕捉这些复杂物理现象的数值模型。另外，我非常关注书中对于多相流模型选择的深入讨论。流态化过程可以被视为一种典型的多相流，如何选择合适的模型来描述气相和固相的动力学行为，以及它们之间的相互作用，是研究的关键。我希望书中能够对各种模型（如两相模型、多相模型）的适用性进行详细的比较和分析，并给出具体的建模建议。我对于书中关于模型验证和不确定性分析的内容也充满期待。在学术研究中，模型的准确性和可靠性至关重要。我希望书中能够提供一些关于如何利用实验数据或高精度数值模拟结果来验证CFD模型的有效性，以及如何评估和减小模拟结果中的不确定性。这本书的深度和广度，将极大地帮助我拓展研究思路，提升研究水平。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在化工企业从事工艺优化工作的工程师，我每天都在和各种流态化设备打交道，从催化裂化装置到气化炉，流态化技术无处不在。而CFD模拟，一直是提升设备效率、降低能耗、解决操作难题的有力工具。我购买《气固流态化过程CFD模拟》这本书，最看重的是它能否在实际工程应用层面提供指导。我希望能在这本书中看到更多关于如何将CFD模拟结果转化为实际操作参数的讨论。例如，如何利用模拟结果来优化床层高度、气速分布、催化剂添加方式等？如何预测和规避气固流态化过程中可能出现的堵塞、结焦、磨损等问题？书中是否会涉及多尺度模拟的思想？流态化过程既有宏观的床层行为，又有微观的颗粒碰撞和气泡动力学，如何有效地连接这些尺度，从而进行更全面的预测？我还非常关心书中对于模型验证的论述。CFD模拟的准确性很大程度上取决于模型的选择和参数的设定，那么如何通过实验数据来验证模拟结果的可靠性？书中是否会介绍一些验证方法和标准？此外，对于一些非常规的流态化工况，比如高温、高压、颗粒物料特性差异很大等情况，CFD模拟该如何应对？希望这本书能够提供一些具有前瞻性和实用性的解决方案，帮助我们更好地运用CFD技术来解决工程实际问题，提升我们的工作效率和技术水平，这本书对我来说意义重大。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对于我这个刚入门CFD不久，又恰好对气固流态化技术感兴趣的初学者来说，简直是雪中送炭！我之前尝试过一些通用的CFD软件，但面对流态化这种复杂的两相流动问题，总是感觉无从下手，很多参数的设置和模型的选择都让我一头雾水。我希望这本书能够从最基础的概念讲起，比如流态化的基本原理、不同流态的特点，然后逐步过渡到CFD模拟的应用。特别期待书中能够用通俗易懂的语言解释CFD的基本原理，例如控制方程的推导，各种离散格式的含义，以及如何理解和处理数值误差。更重要的是，我希望书中能提供一些实际的CFD建模步骤，从前处理（几何建模、网格生成）到求解器设置（物理模型选择、边界条件设定），再到后处理（结果分析、可视化），能够有详细的图文演示。例如，在流态化模拟中，如何正确地定义气相和固相的边界条件？如何设置颗粒的物性参数？如何选择合适的湍流模型来描述气相的复杂流动？书中能否给出一些常用的CFD软件（如ANSYS Fluent, CFX, OpenFOAM等）在流态化模拟中的具体操作指南？我特别希望书中能有一些案例分析，比如模拟固定床、鼓泡床、沸腾床等不同类型的流态化反应器，并详细讲解其中的建模思路和参数设置。这样的内容，将极大地降低CFD模拟的门槛，帮助我快速掌握流态化过程的CFD模拟技术，为我的学习和未来工作打下坚实的基础，真是太令人期待了。