课题组研究成果发表于《Chemical Engineering Science》

本站讯（通讯员：方文超）近日，化工领域知名国际期刊《Chemical Engineering Science》在线刊发了课题组研究成果“Flow characteristics and packing structures of dense granular flow around an immersed cylindrical tube”，课题组陈晟副研究员为论文第一作者和通讯作者，课题组硕士生方文超、石朔参与该工作。

稠密颗粒圆管绕流广泛存在于能源、环境及化工等领域。例如，在基于固体颗粒的光热利用技术中，移动床换热器内高温颗粒绕圆管流动，以加热管内流体介质。颗粒流动特性与堆积结构（例如圆管顶部的停滞区域、底部的空隙区域和侧面的高速流动）会显著影响颗粒与管壁间的传热性能。如何预测绕圆管的颗粒流动模式和这些复杂结构的形成仍是一个未解决的问题。

本工作采用离散元法（DEM）模拟圆管周围的颗粒流动，研究流速、粒度和颗粒间摩擦对绕圆管的致密颗粒流的流动模式和填充结构的影响。结果表明，不同流速和颗粒半径下，无量纲流场结构存在相似性；增大速度会增强颗粒的垂直运动模式，增大颗粒半径则会降低颗粒在水平方向上的流动性，这两种效应都会导致圆管下方的空隙空间变大；此外，颗粒摩擦系数增大会使床体填充结构更松散，圆管底部空隙区域宽度和深度随摩擦力以指数形式增加。

本工作的模拟结果有助于了解移动床颗粒换热器中的复杂流动模式，对移动床换热器的性能优化有重要意义。

（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ces.2022.117773）