水力旋流器的结构参数及工艺参数与流场规律的关系

用粒子动态分析仪作测试工具,在改变水力旋流器的结构参数和工艺参数的情况下,对水力旋流器内固粒运动规律进行了测定,并探讨了水力旋流器的结构参数及工艺参数对固粒运动规律的影响。     

水力旋流器内固相颗粒径向运动规律的预测模型

利用新型激光测量仪器——粒子动态分析仪对水力旋流器中固粒的径向运动规律实测研究的结果,得出了固相颗粒径向速度沿径向分布的数学模型,在综合考虑水力旋流器结构参数、操作参数及进料物性参数等重要影响因素后得出固相颗粒径向运动规律的准数方程。本研究所得的模型为预测固相颗粒在水力旋流器中的径向运动规律提供了依据,并为水力旋流器的分离机理及其应用的深入研究提供了理论基础。     

空间模式下初始气固速度比影响管内固粒加速特性的研究

推导出了不同初始速度的固粒群空间模式的运动解析关系并求解,通过对解析关系 的分析,研究了影响固粒加速特性的因素.给出了初始气固速度比对固粒加速输送速度影响的若干 结论,其结果对工程应用有指导意义。     

气力输送系统中初始气固速度比对固粒输送速度的影响

从研究考虑管壁摩擦力影响的悬浮固粒群在不同初始条件下的运动入手 ,对固粒从初始到稳定状态的全过程作了全面的探讨 ,得出在不同初始条件下 ,固粒群运动速度与时间、距离的关系。着重考虑了不同初始速度的固粒群在加速段的运动状态 ,分析了初始气固速度比对固粒输送速度的影响     

基于FLUENT软件的粉尘在水平除尘管道内沉降规律研究

针对某选煤厂筛分车间的除尘管道,根据流体动力学原理和气-固两相流理论,结合现场实测的数据,建立了模拟粉尘沉降运动规律的数学模型,并应用FLUENT软件对该选煤厂筛分车间水平除尘管道内不同粒径的粉尘沉降规律进行数值模拟,得出了粉尘的沉降轨迹,从而为提高筛分车间除尘系统效率提供了理论依据。     

浮选槽中固—液—气三相流中颗粒的速度

采用PDA激光流速测试技术，在固－液－气三相体系中对浮选槽中固体颗粒进行了流速测定，获得了固体颗粒的速度分布，为矿粒与气泡粘附过程和脱附过程机理的研究提供可靠数据。     

旋流器分离的平衡轨道理论研究

针对前人对粒子运动方程特征解求解、粒子运动行为描述及分离粒度计算数学模型推导时存在的不足,首次提出采用Matlab软件通过计算机编程求解粒子运动方程的方法;并论证了所有粒子在理论上均满足平衡状态条件,但在通过旋流器的有效停留时间内不一定都能达到平衡状态;绝大多数粒子在最终分离前,沿径向都能运动至以各自平衡面为中心±0.1R的狭窄环形区域面内,即处于"准平衡"状态。该研究在原基础上进一步完善和发展了平衡轨道理论,对于实现最高分离效率和分离精度有一定积极作用。     

上升流场颗粒分离的PIV测量

利用建立的PIV系统对上升流水力分选机内颗粒分离的两相流场进行了测量和分析,揭示了各个区域的流场流态、液相的速度分布、固相颗粒的运动规律以及涡量场的大小,不仅可为重力分选的理论研究工作提供一定的参考,也检验了采用此技术对流场分析的可行性。     

充气式液固流化床内颗粒运动研究

为提高充气式变径液固流化床内细粒级(1 mm)的金属和非金属混合物的分选效率,有必要对床内颗粒运动特性进行探讨。首先对颗粒在充气式变径液固流化床中受力状况进行了理论分析;然后采用高速动态图像分析系统宏观记录了充气式液固流化床内塑料颗粒和玻璃颗粒的运动轨迹和分选过程,得到了颗粒运动的位移及速度随时间变化曲线,为细颗粒的物理分选回收提供理论依据与技术支持。     

重力分选过程中矿粒水平流的运动方程

在重力选煤实际过程中水平介质流对矿粒运动是有影响的,但传统重力分选理论仅考虑了垂直方向上按密度分选的受力,并没有考虑水平流对矿粒的影响。文章推导了重力分选过程中矿粒水平流的运动方程,对矿粒运动方程进行了进一步的完善。     

基于CG VOF-DEM和CG Mixture-DEM模型的水力旋流器多相流数值模拟

针对水力旋流器进料固体颗粒的分离过程内部流场复杂,颗粒运动规律难以掌握的问题。本文基于颗粒动力学理论并引入粗颗粒(CG)概念,提出了两种数值模型来对水力旋流器中的多相流进行建模：一种是将多相流(VOF)模型与离散元法(DEM)结合起来的CG VOF-DEM模型;另一种是将混合(Mixture)模型和DEM模型结合起来的CG Mixture-DEM。模拟结果表明,CG VOF-DEM模型在定量上适用于稀疏流,且仅定性地适用于稠密流。另一方面,CG Mixture-DEM模型可以定量地适用于稀疏流和稠密流。研究表明,CG Mixture- DEM模型可以作为评价水力旋流器分离性能的有效工具。     

浆体管道的不淤流速研究

属于均质与非均质混合流的工业浆体管道，其不淤流速由颗粒保持悬浮要求的紊动强度来决定。基于浆体物理特性及固体颗粒紊动悬浮理论，并应用大量管道试验的观测资料，可推得浆体和道临界不淤流速新公式，全面反映浆体的粘性，颗粒组成浓度以及管道内径等因素的影响，因而使不淤流速确定摆脱了对环管试验的依赖性及局限性，为大口径输煤管道输送流速确定，提供简便且可靠的依据。     

煤矿陷落柱突水的变形-渗流-冲蚀耦合模型及应用

为揭示煤矿陷落柱突水机理并为其突水防治提供理论依据,基于双重孔隙介质渗流理论,将陷落柱视为由岩块骨架、流体、裂隙充填物3种介质构成,分别推导了其运动控制方程,给出了裂隙演化控制方程,建立了多场耦合的陷落柱突水变形-渗流-冲蚀力学模型。结合研究矿区地质条件,运用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics将力学模型数值化,模拟研究了陷落柱内裂隙开度、颗粒体积浓度、涌水量等随时间的变化规律,数值再现了煤矿底板承压陷落柱突水发展的全过程。研究结果表明:(1)数值模拟得到的陷落柱涌水量曲线与实测数据吻合较好,验证了本文建立的陷落柱突水变形-渗流-冲蚀耦合模型的正确性。(2)在骨架变形-水渗流-充填物颗粒冲蚀迁移耦合作用下,陷落柱内充填物颗粒液化并迁移流失,部分裂隙不断扩展并贯通发展成为优势导水通道,导致陷落柱涌水量急剧增大并引发了突水事故。     

Prediction of coupled particle and fluid flows using DEM and SPH

A coupled DEM (discrete element method) and SPH (smoothed particle hydrodynamics) method is used to predict the motion of the solid particles interacting with slurry flow. DEM simulates the motion of the coarser particulates while SPH simulates the slurry (water and finer particulates). This three dimensional method is demonstrated for multiphase mixing flow on a chute, in a central slice of a 36′ SAG mill and in a Hardinge pilot mill. It is shown to be robust and stable and able to predict complex coupled free surface particle and slurry flows including splashing with saturation levels varying from dry to fully saturated. It is suitable for prediction of multiphase flow in moving equipment including small scale structures such as classification grates.     

弛张筛筛面动态特性及其筛分理论研究

为研究弛张筛面动态特性参数沿筛面长度方向分布状况和大振动强度筛分理论，建立了弛张筛筛面的非线性动力学方程，采用摄动方法求出解，导出了筛面动态特性沿筛长方向的分布规律及其精确表达式，理论分析结果与实测结果符合很好．利用Ｈｏｌｍｓ弹跳球模型来模拟单颗粒在筛面上的运动并找出数值结果，发现单颗粒物料在筛面上运动时，筛面振动强度ｋｖ＞１６７颗粒产生混沌运动，修正了定常运动论的ｋｖ＝３３的理论．最后在弛张筛模型机上进行筛分试验，得出弛张筛能有效地进行潮湿原煤的干法深度筛分．     

基于CFD-DPM模型的浮选机内固相颗粒行动行为研究

矿物颗粒在浮选机内部的运动状态是优化研究浮选机性能的基础。采用计算流体力学仿真技术,使用欧拉-拉格朗日方法（CFD-DPM）模拟研究了浮选机内部固相颗粒的运动行为:采用单一粒径的石英固体颗粒,在单向耦合条件下研究颗粒运动轨迹随时间的变化,揭示流场对固体颗粒的影响;在完全耦合条件下研究颗粒运动轨迹随时间的变化,揭示颗粒与流场的相互作用。      

旋流场内分散相颗粒的受力特性分析

应用两相流动力学理论，对旋流场内分散相颗粒的受力进行了全面的分析，并将诸力划分为确定性的作用力和随机性的作用力两个部分。在此基础上，建立了分散相颗粒随机运动微分方程，为进一步深入认识旋流场内分散相颗粒的运动行为奠定了基础。     

微粒在旋风分离器中的分离特性与数值模拟

针对比较难分离的微粒,运用数值模拟方法对其在旋风分离器中的运动进行模拟。气固相研究分别采用了雷诺应力模型和拉格朗日模型,模拟出了旋风分离器中气流的流动特征和粒子运动特性。将模拟得出的旋风分离器的分离效率和实验结果比较,结果表明,对于粒径大于4μm的颗粒,数值模拟结果和实验结果吻合得比较好。     

单相水流阶段煤层裂缝中沉积煤粉的起动

煤粉属于黏性颗粒，颗粒间的黏结力是影响煤粉起动的一个重要作用力，尤其在微小颗粒中黏结力的作用表现得更加明显。然而，目前学者们在研究煤粉受力时，却忽视了黏结力的影响。在考虑煤粉颗粒黏结力影响的基础上，运用水动力学理论，建立了单相水流阶段煤层裂缝中沉积煤粉起动的力学模型，得到了起动速度随着粒径的变大，表现出先减小后增大的结论。实例分析表明，当流速控制在某个合理范围内时，可以使一定粒径的沉积煤粉起动，并能顺畅通过渗流通道。     

斜板浅层内液流运动特征研究

采用固体粒子示踪法,观测记录了不同料流量下,颗粒 各单颗粒在斜板浅层单元内运动轨这、速度和区间流态。在设定的斜板单元结构参数睛,导出了层沉降保持层流的雷诺数判据;修正了过渡区长度的原有计算公式。根据研究,解释了按原有理论计算的斜板沉降能力远高于实际值的原因,同界定颗粒工取决于板间最大流带,设计计算需选取的板间最大流速为平均流速的１．５－３．０倍。