颗粒群
由多个颗粒组成的多相流体系
颗粒群是化学工程领域研究多相流体系的核心概念,特指由众多离散颗粒(包括固体颗粒、液滴或气泡)构成的集合体系。根据颗粒粒径分布特征可分为单分散颗粒群(粒径一致)和多分散颗粒群(粒径存在差异),其聚集特性涉及颗粒间相互作用力、动力学行为及表面性质等关键参数。研究中使用颗粒数密度函数描述系统尺度特征,并采用索泰尔平均直径等指标表征平均粒径。在工程应用层面,颗粒群理论支撑流态化过程优化、反应器设计改进及除尘装置开发,其中颗粒群平衡模型被广泛应用于模拟颗粒碰撞、团聚等动态演变过程。
定义与分类
颗粒群作为多相流体系的基本研究对象,其定义包含三个要素:①由大量离散颗粒构成;②颗粒间存在力学相互作用;③具有可统计分析的群体特征。根据粒径分布差异可分为两类:
聚集特性研究
聚集动力学特性是颗粒群研究的核心方向,其机理包含:
数学模型构建
描述颗粒群行为需建立双尺度模型:
方程求解面临闭合难题,主要解决方法包括:
工程模拟应用
颗粒群平衡模型(PBM)在化学工程领域实现以下典型应用:
研究案例表明,耦合计算流体力学CFD)与颗粒群平衡模型(PBM)可有效提高燃煤PM捕集装置的设计精度,降低实验验证成本达30%以上。
参考资料
第十一讲 颗粒群聚集特性.齐齐哈尔大学.2024-09-13
颗粒群.中国百科.2022-01-20
多相反应流多尺度模拟.cpc.energy.hust.edu.cn.2025-05-01
最新修订时间:2025-10-22 06:13
目录
概述
定义与分类
聚集特性研究
参考资料