PDA测试浮选柱液—固—气三相流中颗粒的流速分布

采用ＰＤＡ流速测试技术,对ＬＨＪ浮选柱下导管内液－固－气三相流中固体颗粒的流速进行了测定,获得了浮选柱内液－固－气三相流中固体颗粒沿径向和轴向的湍流速度分布,证实了ＬＨＪ浮选柱内形成泡沫流时,下导管内固体颗粒运动处于强烈的脉动状态,从而为揭示其矿化作用机理,建立数学模型及放大提供了理论依据。     

利用油—水体系的细粒浮选

细粒固体分离法在工业矿物和环境工程中具有广泛的用途。一般用浮洗法回收细粒固体，但该法对临界粒度以下固体颗粒无效。利用油－水体系的细粒分选法是以油－固体颗粒间的附着力大于空气－固体颗粒间的附着力。研究了pH和金属离子浓度等对硅石Zeta电位、液－液萃取率的影响。同时叙述了细粒滑石的液－淬萃取和金刚石乳化浮选结果。     

浆体管道淤积流速数值计算方法研究

依据浆体流态随流速在管道中的变化规律,从清水与固体颗粒之间的动量传递入手,分析了浆体在管道中流动时清水与固体颗粒之间的相互作用机理,分别得到了搬运流体的速度分布、固体颗粒的速度分布和浆体的速度分布。同时根据固体颗粒的起动条件,研究水平管道淤积流速的确定方法。由于此方法是从理论分析角度出发,应用数学模型,并且通过了试验验证,结果与试验数据吻合良好,因此该计算方法具有通用性。     

气固两相穿越液池过程颗粒运动分离特性研究

采用可视化实验和数值模拟方法对气固两相流穿越液池过程中气液固三相流动进行研究。揭示了入口流速、颗粒直径和下降管的浸没深度对颗粒运动分离的影响及颗粒运动分离过程,获得颗粒在液池中的分离机理。研究获得,气固两相穿越液池过程中,大直径的颗粒向液池底部沉降,小直径的颗粒在液池中悬浮;入口气速增大对小粒径颗粒影响明显,对大粒径颗粒影响较小;下降管浸没深度的增大对颗粒浓度分布影响较小。     

地面防治水注浆系统结构优化及应用

在地面防治水超前注浆治理高承压水害注浆过程中,注浆泵三通堵塞维修时间间隔由6~9 d减小到3~4 d,严重时1~2 d出现堵塞问题,严重影响注浆连续性和质量。针对该问题,利用流体力学软件SolidWorks Flow Simulation对现有注浆泵吸浆口三通内部流场分布进行数值模拟仿真,分析其腔体内部流场状态。由于内部流体干涉致使部分颗粒动能损耗较大,固体颗粒流速小于不淤临界流速形成沉积型堵塞。根据堵塞原因进行结构改进优化,改善三通内部流体流场分布,提高腔体内部固体颗粒流速。改进后的吸浆口三通内部流体流场分布均匀,未出现干涉问题,且最低流速为0.58 m/s,是现有结构最低流速(0.072 m/s)的8倍,有效提高内部颗粒流速大于不淤临界流速,从机理上解决沉积问题。在注浆排量大于200 L/min时,未发生堵塞问题,有效解决了现场施工难题。     

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。     

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。     

多个固体颗粒对于轴承润滑影响的研究

基于格子-波兹曼方法(LBM)的理论方法,建立了含有固体颗粒的轴承润滑问题的离散模型,并进行了分析计算,分别得到了单个颗粒及多个颗粒对于油膜压力及流速的影响,通过对比发现,对于单个固体颗粒,在颗粒上游区域油膜压力有所增大,而在其下游区域油膜压力减小。当颗粒之间间距一定时,颗粒个数越多对于油膜压力的影响也越大,即润滑油中含有的固体颗粒浓度越大,则其对于润滑的影响也越大。     

聚乙烯醇—壳聚糖共混膜渗透汽化分离过程特性

用自制聚乙烯醇－壳聚糖共混复合膜分离乙醇－水溶液，考察了料液浓度、温度和流速等因素对渗透汽化过程的影响。提出了膜分离过程特性关联式。     

垂直管道中固体颗粒运动轨迹研究

固体颗粒在垂直管道中的运动是非常复杂的物理过程,对微元体进行受力分析,建立了垂直管道中固体颗粒模型,并用高速摄影仪对颗粒的上升阶段和悬浮阶段进行图像捕捉,得到了固体颗粒的运动轨迹,以此对颗粒运动规律进行了探索。     

气力提升管三相流中气相状态对固相运动影响

钻孔水力开采中利用气力提升系统对地下矿浆进行提升时,气体状态(气相值的大小及其运动特性)对矿浆中矿石的运动及其提升效率将会产生重要影响。基于三相流理论和气泡动力学理论建立了提升管中固相运动速度模型,以陶瓷球形颗粒模拟矿石,利用自行设计的小型气力提升系统实验研究不同运行参数(气量值、淹没率)对颗粒提升量的影响,采用高速摄像技术获取不同气量值下管内气-液-固三相流运动图像序列,通过图像处理技术分析气相对固相运动的影响机理并与实验结果相佐证。结果表明:不同气量值下,气泡对颗粒的作用程度及作用形式并不相同;当气量值较小时,液体对颗粒运动影响较大,此时颗粒数量少、速度低且多随气-液混合相沿管壁位置提升;随气量值的增加,气泡对颗粒及液体提升作用明显,固-液混合相浓度及提升速度均趋于最大值并整体向管芯运动,相对于管壁,管芯处颗粒提升速度较大,此时管内整体呈不规则螺旋上升;持续增加进气量,气体流速过高,管内紊动加强,颗粒非连续提升且固-液混合相浓度显著降低。与淹没率相比,气量值的变化对管内固相运动的影响更为显著。实验结果与理论分析吻合较好,对钻孔水力开采工程应用具有指导意义。     

突出煤-瓦斯在巷道内的运移规律

以煤与瓦斯突出过程中煤-瓦斯两相流为研究对象,利用自主研发的煤与瓦斯突出动力效应模拟试验装置进行了巷道中突出煤-瓦斯两相流试验研究,通过试验观察将煤颗粒的运动过程分为加速、平衡减速及沉降等运动阶段,并综合运用固体颗粒在气流中的悬浮运动机理和能量守恒定律,建立了一维情况下突出煤在巷道中的运移数学模型。通过模型计算分析得到,突出煤颗粒运移距离随初始气流速度的增大呈增大趋势,随颗粒粒径的分布规律由于其符合的流动状态不同而不同。     

固体颗粒对油气井管柱的冲蚀损伤研究

油气井管柱内液体高速流动时,液体内含有的固体颗粒会对管柱造成损伤和冲蚀,因此有必要对油气井管柱受颗粒冲蚀特性进行研究。本文利用Fluent中湍流模型和DPM模型对90°弯曲油气管柱的固体颗粒冲蚀过程进行了数值模拟,研究不同影响因素下弯管内壁的冲蚀率及冲蚀效果。结果表明:固体颗粒对弯管的冲蚀磨损主要发生在弯曲段的下弯头外弧内壁;在流体速度和颗粒质量流率一定时,固体颗粒对弯曲内壁的冲蚀率随着流体黏度的增大而减小,随着固体颗粒直径的增大而增大,冲蚀量随着冲蚀时间的增加而呈线性增加;其他因素一定的条件下,固体颗粒对弯曲内壁的冲蚀率随着流体速度的增大而缓慢增大,增量逐渐减小。模拟结果为油气井管柱弯管的合理设计提供了数值依据和理论参考。     

水力旋流器内固体颗粒间的相互作用

本文论述了在水力旋流器内固体颗粒之间相互作用的某些问题。颗粒之间的作用方式随给料浓度、流动区域、流动方向的不同而不同。颗粒之间的磁撞会延缓颗粒的沉降并降低旋流 分离性能。     

颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征影响研究

针对充气机械搅拌式浮选机,运用CFD流体模拟软件进行了颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征的影响研究。通过模拟分析可知:离散相矿物颗粒与连续液相两相之间相互作用较小,流场分布特征基本保持一致,微细粒矿物颗粒粒径对浮选机内部固—液两相流场特性影响较小。转子及定子表面压力分布值与颗粒粒径有较大的关系,且在此处区域附近湍流动能较大,保证了矿物颗粒在该区域的较好分散性。     

用粒子动态分析仪研究水力旋流器内固体颗粒运动规律

粒子动态分析仪(PDA)是一种新型的激光测量仪器,可用于两相流中粒子运动规律的实测研究。本文用PDA对一个80mm的透明水力旋流器内固粒的运动规律进行了测定,根据其结果提出了内旋流中的颗粒仍可能被重新分离,固粒绝对浓度最大值发生在零轴速包络面处等一些新观点,并指出过去被认为是经典理论的“平衡轨道理论”需加以修正。     

气力提升系统扬固特性试验研究

为探究颗粒对气力提升特性的影响规律, 改变其供给量、粒径以及混合比例, 探讨系统扬固特性, 并采用高速摄像仪捕捉管内混合流体结构及运移特征。结果表明: 颗粒供给量越大, 越有利于提升, 但随供给量不断增大, 提升效果趋于稳定后反而变差; 颗粒粒径越大, 提升所需临界进气量越大, 越不利于提升; 改变颗粒情况不会影响管内的流型结构, 但密集泡状流利于提升; 混合颗粒中大颗粒比例越大, 越不利于提升。故在实际工程应用中, 应针对矿层的固体情况, 作不同调整。     

粗颗粒物料在垂直管流中的滞留效应

颗粒滞留效应，将导致在垂直管流中物料的当地浓度大于输送浓度。采用快速摄影技术测量了粗颗粒在垂直管流中的滑移速度，并利用流态化试验探讨了不规则形状颗粒的拖曳力系数以及颗粒群在上升流中滑移速度的变化规律。结合理论分析给出了当地浓度的估算公式，并得到了实验数据的验证。     

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。