(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211039691.7 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 尹丽洁　韩飞洋　王萌　陈德珍　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 赵志远 (51)Int.Cl. G06F 30/22(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种大粒径生物质颗粒热解的数值模拟方 法 (57)摘要 本发明涉及一种大粒径生物质颗粒热解的 数值模拟方法， 该方法包括以下步骤： 步骤S1、 在 OpenFOAM中创建网格化的大粒径生物质颗粒热 解几何模型， 模 型包括生物质颗粒内部区域和周 围流体区域； 其中， 生物质颗粒与流体的边界设 置为动网格， 用以表征生物质热解反应边界的迁 移过程； 步骤S2、 基于颗粒内部的热传导过程、 颗 粒与加热流体 之间的对流换热过程， 以及颗粒反 应过程中的形状变化， 建立生物质颗粒热解模 型； 步骤S3、 通过热解参数及热解反应边界的迁 移设置， 求解步骤S2中的生物质颗粒热解模型， 对大粒径 生物质颗粒热解过程进行数值模拟。 与 现有技术相比， 本发明能获得热解过程中颗粒内 部的温度分布和成分变化， 更加准确的预测颗粒 与流体间的传热。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115374662 A 2022.11.22 CN 115374662 A 1.一种大 粒径生物质颗粒 热解的数值模拟方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤S1、 在OpenFOAM中采用建模软件创建网格化的大粒径生物质颗粒热解几何模型， 模型包括生物质颗粒内部区域和周围流体区域； 其中， 生物质颗粒与流体的边界设置为动 网格， 用以表征生物质热解反应边界的迁移过程； 步骤S2、 基于颗粒内部的热传导过程、 颗粒与加热流体之间的对流换热过程， 以及颗粒 反应过程中的形状 变化， 建立 生物质颗粒 热解模型； 步骤S3、 通过热解参数及热解反应边界的迁移设置， 求解步骤S2中的生物质颗粒热解 模型， 对大 粒径生物质颗粒 热解过程进行 数值模拟。 2.根据权利要求1所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步骤 S1中的建模软件为bl ock Mesh。 3.根据权利要求1所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步骤 S1的建模软件为Gambit或IC EM。 4.根据权利要求1所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步骤 S2具体为： 基于颗粒内部的热传导过程、 颗粒与加热流体之间的对流换热过程、 以及颗粒反应过 程中的形状变化， 建立生物质颗粒热解模型， 确定生物质颗粒的化学元素组成、 反应方程 式、 气固两相流传热方程、 反应动力学方程、 生物质颗粒的物性参数和加热气体的物性参 数。 5.根据权利要求4所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述生物 质颗粒的物性 参数包括 生物质颗粒外层成分、 孔隙率和导热系数。 6.根据权利要求4所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步骤 S2中的生物质颗粒 热解模型中颗粒 热解速率由反应动力学模型控制。 7.根据权利要求6所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述反应 动力学模型的参数通过 热重分析或D SC分析获得。 8.根据权利要求1所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步骤 S3具体包括以下子步骤： 步骤S31、 基于步骤S1中的网格设置， 将计算 域划分为 生物质颗粒和流体两个 计算域； 步骤S32、 分别设置 两个计算域的物性 参数、 初始条件及边界条件； 步骤S33、 通过控制表征生物质颗粒与流体边界的动网格的移动速率， 模拟生物质颗粒 反应过程中不同位置处的反应速率； 步骤S34、 求解生物质颗粒热解模型， 得到设定工况条件下的大粒径生物质颗粒热解数 据； 步骤S35、 提取数据并进行 结果分析。 9.根据权利要求8所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步骤 S32还包括： 设置 颗粒相为多孔介质， 设置流体相为高温气体。 10.根据权利要求8所述的一种大粒径生物质颗粒热解模拟方法， 其特征在于， 所述步 骤S35中的提取 数据并进行 结果分析， 具体为： 步骤S351、 获取热解过程中颗粒内部的温度分布、 组分变化、 含水率变化以及形状变 化；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374662 A 2步骤S352、 分析不同含水率和颗粒粒径， 对升温速率、 颗粒表面与中心的温差、 表面传 热系数的影响。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374662 A 3