近日，江西省颗粒系统仿真与模拟重点实验室副主任鄂殿玉、青年教师崔佳鑫、2019级硕士研究生周鹏等在非球形颗粒喷动床系统内微观结构及传输机制研究中取得新进展。相关成果以“Particle shape effect on hydrodynamics and heat transfer in spouted bed: A CFD-DEM study” 为题，于12月07日在颗粒技术领域国际知名期刊 Particuology (中科院2区，IF=3.067) 上正式在线发表（论文链接见文末）。该项工作基于多尺度多相流数值模拟方法研究了非球形颗粒喷动床系统内流动、微观结构及传热特性，为优化复杂喷动床的设计和操作提供理论参考。
喷动床作为典型的流态化设备已广泛应用于农业、食品、制药、能源、环保、化工、核燃料等众多领域，主要包括干燥、混合、造粒、包衣涂层等多种物理工艺过程，同时在煤气化、生物质合成燃料、油页岩热解、铁矿石还原、焦炭活化、石油催化裂化等诸多热化学工艺中也显示出巨大的应用潜质。这些工艺过程所涉及的颗粒超过70%呈非球形，目前国内外关于喷动床的机理研究还多集中于球形颗粒，对非球形颗粒在喷动床中的动力学及传热特性等基础问题的研究和掌握还非常有限。因此研究和掌握非球形颗粒在喷动床中的流动、微观结构及传热特性对于喷动床的结构设计、工艺参数优化和应用推广具有重要的现实意义。
本研究开发了一个能够考虑非球形颗粒在喷动床内的动力学及传热行为的多尺度多相流数学模型，进而应用该模型详细解析了喷动床内非球形颗粒的流动、微观结构及传热特性（代表性结果如图1-3）。
图1. 扁平颗粒(Ar = 0.64), 球形颗粒(Ar = 1)及椭长颗粒(Ar = 2.4)充填喷动床内流动模式演变过程
图2. 三种颗粒喷动床层颗粒配位数分布
图3. 三种颗粒喷动床层颗粒温度概率密度函数(PDF)分布
论文的主要作者为重点实验室2019级硕士研究生周鹏、郭苏雅和曾嘉，通讯作者为重点实验室鄂殿玉副教授、青年教师崔佳鑫。本工作的开展得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室开放基金及江西省自然科学基金等项目的大力支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.partic.2021.11.009
