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磁流化床将流态化技术与电磁技术相结合,是一种新型、高效的流态化技术。由于气固流化床具有流化质量高、稳定性好,床层压降小等优点,在化工,能源,环保,生物品等许多领域有着广泛的应用前景。本文从理论分析,数值模拟和实验研究三个方面阐述并解释了磁流化床内气固两相流动的流动特性,并在实验过程中,对磁流化床的实验装置进行了部分改进,提高了磁流化床的运行效率。具体内容如下:理论分析部分:首先从磁流化床内气固两相流场中的受力状况出发,说明了磁场力怎样消除并抑制气泡的生长;然后分析了在外加磁场的作用下,磁流化床内的流动特性和磁流化床的操作范围。数值模拟部分:首先使用GAMBIT按照实验装置的实际尺寸建立一个二维流化床模型,然后对二维模型划分网格、设定边界层;在完成了几何模型的设置后,将模型导入Fluent软件中,利用Fluent设定实验中气固两相的物性参数并同时完成边界条件和初始运行条件的设定,接着对数值模拟过程进行迭代,最后将数值模拟结果与实验结果相比较。结果表明,数值模拟结果基本符合实际的磁流化床运行状况。实验部分:对磁流化床实验装置作了如下改进:1)将Helmholtz线圈之间的轴间距拉长至1.5倍线圈半径长度以增大磁场的均匀范围;2)将布风板改进为风帽式结构,它具有布风均匀,不易堵塞的优点,可以获得较好的流化质量。实验中主要对磁流化床中气固两相流场的流动特性及床层压降的变化规律进行了观察测定,并且利用磁流化床床层压降随气流速度变化而发生变化的特点,确定了床层到达起始流化状态和磁稳状态的条件。通过数值模拟结果的气固两相等势图可以观察到,对于无磁场状况下的流化床,床层内气固两相扰动剧烈,有大量气泡出现。而在外加磁场作用下,磁场强度的不同对气固两相的影响也不同:在弱磁场作用下,气固两相受磁场力影响很小,扰动依然剧烈,气泡出现频繁;在中等磁场作用下,气固两相流在大部分区域流动均匀,但局部仍有一些小扰动;而在高磁场强度作用下的气固两相流场流动均匀,床层内没有局部扰动,也没有气泡出现。这些结果与实验一致,表明本文建立的气固两相模型基本符合磁流化床的实际运行状况,初步证明了使用Fluent软件模拟磁流化床的气固两相运动是可行的。