流态化与多相流

课程编码：180210081701P2001H 英文名称：Fluidization and Multiphase Flow 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：王维等

本课程为化学工程与技术学科研究生的专业基础课，也可作为力学、工程热物理等相关专业研究生的选修课。两相流乃至多相流是常见的物理现象，也是化学工程中“三传一反”的重要基础；流态化是在石油、化工、能源领域中广泛应用的一种操作形式，也是多相流的典型应用。本课程将多相流的基础理论与流态化应用相结合，介绍流态化的历史与发展、流动现象、流型转变、传质与反应、工业应用，以及相关的多相流体力学基础、模型方法与计算模拟技术等。通过本课程的学习，使学生掌握流态化工程与相关的多相流基础和模拟知识，为从事相关领域内的研究打下基础。

化工原理，或者传递过程原理

第一章 流态化与多相流基础 5学时 王维
第1节 流态化现象
第2节 流态化研究历史及其应用
第3节 多相流发展
第4节 单颗粒表征
第5节 多颗粒（颗粒群）表征
第6节 单颗粒运动方程与作用力定义
第二章 流域转变 5学时 王维
第1节 固定床
第2节 散式流化与聚式流态化
第3节 最小（起始）流态化
第4节 颗粒分类
第5节 流域转变
第6节 稳定性分析
第三章 密相流化床 8学时 王维
第1节 密相流化床的基本构造
第2节 分布器基础与设计
第3节 鼓泡现象
第4节 夹带与扬析
第四章 学生口头报告 3学时 王维
第1节 流态化工业应用
第五章 循环流态化与广义流态化 4学时 王维
第1节 循环流化床的基本构造
第2节 气固分离基础及分离装置设计
第3节 循环流化床流动特征
第4节 噎塞及其预测
第5节 广义流化与下行床
第六章 传质与传热 2学时 王维
第1节 颗粒流体传质
第2节 颗粒流体传热，热质相似
第3节 壁面床层传热
第七章 学生口头报告 3学时 王维
第1节 流态化研究前沿阅读报告
第八章 多相流体力学初步 12学时 王维
第1节 多相流模型分类
第2节 连续介质模型与尺度分离
第3节 双流体模型
第4节 双流体模型封闭
第5节 EMMS模型
第6节 介尺度方法
第7节 双流体分析与模拟实例
第九章 流态化实验室实践 3学时 王维
第1节 流态化实验室参观与实践
第十章 多相流/流态化CFD模拟实习 12学时 李飞
第1节 安装开放软件或开源代码平台
第2节 FLUENT软件/开源代码基础
第3节 CFD模拟真实的流化床并分析
第4节 参数比较分析及图形化演示
第十一章 课程总结 1学时 王维
第1节 各章节总结
第十二章 闭卷考试 2学时 王维
第1节 期末考试

王维，中科院过程所研究员，多相复杂系统国家重点实验室副主任。中国科学院大学教授。2016年获基金委杰出青年基金资助。1994毕业于四川大学，1997年获该校硕士学位，2001年中科院过程所毕业并获工学博士学位。毕业后一直从事颗粒流体系统的模拟与实验研究。提出了“三传一反”耦合过程的多尺度CFD方法，理论证明其优于传统的双流体方法并在工程模拟中得到推广应用；提出的双变元EMMS曳力模型成为国际主流CFD软件（Fluent, Barracuda VR, Siemens Star CCM+）标准模块。主持开发EMMS软件，并授权诸多国际知名研究机构使用（如美国NETL国家实验室、Alstom、CSIRO、清华大学、东南大学等）。曾主持国家自然科学基金委面上、重点项目；参与创新群体课题；主持中科院创新方向项目（化工过程模拟）、中科院战略先导专项（低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范）的项目8（过程模拟放大与系统仿真集成），以及中石油、中石化、Alstom开发项目等。合作专著三本：“From Multiscale Modeling to Meso-Science”(Springer，第3作者)，《变径流化床反应器理论与实践》（中国石化出版社，第4作者），"Diameter-Transformed Fluidized Bed: Fundamentals and Practice" (Springer Nature, 第5作者)，受邀为Wiley出版的Handbook of Combustion、Elsevier出版丛书Advances in Chemical Engineering、化工出版社的《流态化手册》等专著撰写5章（节）。2002-2005兼任过程所团委书记。曾获中科院首届"卢嘉锡青年人才奖"；化工三大期刊Chem Eng Sci最高引用作者奖；颗粒学会首届MIC-Particuology杰出论文奖、自然科学奖一等奖（第2）；中国化工学会“侯德榜化工科技青年奖”、技术发明奖一等奖（第2）；中国科协杰出青年（成果转化）奖； 教育部科学技术进步奖一等奖（第13）；唐立新教学名师奖等。2010年发表在Int. J. Multiphase Flow的多尺度CFD综述入选"中国百篇最具影响国际学术论文"；文章发表信息参见谷歌学术主页https://scholar.google.com/citations?user=eorSSw0AAAAJ&hl=en 以及ResearchGate主页https://www.researchgate.net/profile/Wei-Wang-620
李飞，副研究员，硕士生导师。2004年毕业于华中科技大学热能与动力工程系，获工学学士学位；2009年毕业于清华大学热能工程系，获工学博士学位。毕业后，进入过程工程研究所工作，任助理研究员；2012年9月至今任副研究员。研究方向包括多相流动的多尺度离散模拟、基于EMMS的介尺度模型和工业煤气化应用研究。