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Mischung/Segregation und Wärmeübertragung in fluidisierten Systemen der Energietechnik: Ein Beitrag zur Weiterentwicklung der gekoppelten CFD-Diskreten Elemente Methode für polydisperse Systeme komplexer Partikelgeometrie

能源技术中流化系统的混合/分离和传热：对复杂颗粒几何多分散系统耦合 CFD 离散元方法的进一步发展的贡献

基本信息

批准号：
224915056
负责人：
Professor Dr.-Ing. Harald Kruggel-Emden
金额：
--
依托单位：
Lehrstuhl Werkstofftechnik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Independent Junior Research Groups
财政年份：
2012
资助国家：
德国
起止时间：
2011-12-31 至 2018-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/224915056?language=en
关键词：
Mischung Segregation und rme bertragung

项目摘要

Die Diskrete Elemente Methode (DEM) ist eines der bedeutenden neueren Verfahren zur Beschreibung der Bewegung granularer Medien. Gekoppelt mit Verfahren der Computational Fluid Dynamics (CFD) lassen sich wesentliche Fragestellungen der Energietechnik, wie z. B. die Wärmeübertragung und Reaktion in mechanisch angeregten Systemen (Roste) oder fluidisierten Systemen (Wirbelschichten) in hoher Detailtiefe untersuchen. Um den Schritt vom akademischen Untersuchungsinstrument zur Anwendung auf technisch relevante Problemstellungen zu erreichen, steht die Entwicklung der DEM-Methode vor einer zentralen Herausforderung: Der Ersatz von heute kugelförmig angenommen Partikeln durch komplexe, reale Partikelformen. Während für die geometrische Abbildung solcher Körper und deren mechanische Interaktion in der DEMMethode bereits Modelle bestehen, ist eine Bereitstellung geeigneter Modellgesetze für die fluidmechanischen Kräfte/Momente und die Abbildung der relevanten Wärmeübertragungsmechanismen in Systemen komplex geformter Partikel mit unterschiedlichem Lückenvolumen jenseits der eines dichten Festbettes nur ansatzweise erfolgt. Deshalb soll der vorliegende Antrag einen Beitrag leisten, diese Hürde für die DEM-Simulation zu überwinden. Auf Basis von numerischen Untersuchungen mittels CFD-Simulationen, bei denen die Partikelumströmung detailliert aufgelöst wird, werden Datensätze gewonnen, die zur Ableitung von Modellgesetzen und Korrelationen für die Widerstandskraft, das Widerstandsmoment, die Magnuskraft, die Saffmankraft und die Nusseltzahlen für polydisperse, granulare Systeme komplexer, ausgewählter Partikelgeometrie geeignet sind. Ansätze für Kräfte und Momente werden ausgehend von bestehenden Modellen abgeleitet und in einen DEM/CFD-Code integriert. Ebenso werden Modelle für komplex geformte Partikel entwickelt, die die Berücksichtigung von Kontaktwärmeübergang, Wärmeübergang im Zwickelbereich zwischen Partikeln, Wärmestrahlung zwischen Partikeln, Partikeln und Gas sowie Wärmeleitung innerhalb der Partikel berücksichtigen. Hierbei wird darauf geachtet, dass die Modelle die Realität soweit möglich abbilden, aber gleichzeitig die Modellkomplexität die Anforderung berücksichtigen muss, dass Systeme mit großen Partikelzahlen beherrschbar bleiben. Auf Basis dieser Werkzeuge wird mittels eines erweiterten DEM/CFD-Codes das für die Energietechnik relevante Anwendungsgebiet fluidisierter Partikelsysteme adressiert. Es werden Mischung, Segregation und Austrag sowie die Wärmeübertragung in diesen Systemen untersucht und die Ergebnisse werden mit eigenen ausgewählten Experimenten verglichen. Eine erfolgreiche Projektdurchführung vorausgesetzt, bereitet der vorliegende Antrag eine notwendige Basis, um in Zukunft die DEM-Methode auch auf reagierende Systeme der Energietechnik mit beliebigen, komplexen Partikelgeometrien zu verwenden.

离散元法（DEM）是一种基于离散元法的数值计算方法。计算流体动力学（CFD）的研究进展[j] .能源技术与机械系统（Roste）和流体系统（Wirbelschichten）中的反应[j] . Wärmeübertragung。研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：Während r模具几何学Abbildung solcher Körper和derenmechanicinterinterin der DEMMethode bereits Modelle bestehen， ist eine Bereitstellung geeigneter modelellgesetze <e:1> <e:1> r模具流体力学Kräfte/力矩和模具Abbildung derinterinteren Wärmeübertragungsmechanismen in Systemen complex geformter Partikel mit unschiedlichem <e:1> ckenvolumen jenseits der eines dichten Festbettes nur anatzweise erfolte。(1)仿真仿真技术在北京的应用与发展。(2)仿真技术在北京的应用与发展。Auf Basis von numerischen Untersuchungen mittels CFD-Simulationen, bei denen die Partikelumströmung detailliert aufgelöst wird, werden Datensätze gewonnen, die zur Ableitung von modelgesetzen und Korrelationen f<e:1>, die Widerstandskraft, das widerstandsmement, die Magnuskraft, die Saffmankraft and die Nusseltzahlen f<e:1>多分散，granular Systeme komplexer, ausgewählter Partikelgeometrie geeignetsind。Ansätze f<e:1> r Kräfte und力矩werden ausgehend von beststehenden Modellen abgeleitet und in einen DEM/CFD-Code集成。Ebenso werden Modelle fgr复合几何形式te Partikel berwickelt， die die berksichtigung von Kontaktwärmeübergang, Wärmeübergang im Zwickelbereich zwischen Partikeln, Wärmestrahlung zwischen Partikeln, Partikeln und Gas sowie Wärmeleitung innerhalb der Partikel berksichtigen。浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江。基于此，我们提出了一种基于DEM/ cfd - code的新型风力发电系统，该系统与能源技术相关，并给出了系统地址。e werden Mischung, Segregation and austra sowie die Wärmeübertragung in diesen Systemen untersucht and die Ergebnisse werden mit eigenen ausgewählten Experimenten verglichen。3 .基于数学模型的数学模型，基于数学模型的数学模型，基于数学模型的数学模型，基于数学模型的数学模型，基于数学模型的数学模型，基于数学模型的数学模型。