基于PIV的KYF浮选机单相流场测试与分析

随着CFD技术在浮选机设计、优化方面的应用不断深入,利用现代流体测试技术研究浮选机内部流场用以修正CFD预测结果变得愈发重要。本文建立了以PIV测试技术为核心的KYF型浮选机流场测试试验平台,揭示了浮选机内部流场特征。KYF-0.2浮选机的整体流场具有明显的上、下循环。叶轮底部流场说明了叶轮的抽吸作用和颗粒沉槽的原因。定子叶片之间的局部流场揭示了定子的导流、稳流作用。提高叶轮转速,流体的径向速度和轴向速度随之增加,但整体流场循环结构没有改变。本文探究了浮选机内部流场的PIV测试方法,为浮选机多相流测试和对CFD预测结果的修正奠定了基础。     

KYF浮选机叶轮—定子区流场分析——KYF浮选机流场测试与仿真研究(三)

叶轮和定子是影响浮选机分选性能的最核心部件。运用CFD方法揭示了KYF浮选机叶轮-定子区的局部流场特征。叶轮叶片间出现了螺旋上升的涡流,而叶轮盘起到了稳流作用,流体平滑地从叶根高速流出。叶轮叶片的迎浆面边缘出现静压峰值,而叶轮盘叶根出口处次之,并解释了叶根出口处磨损严重的原因。分析了功耗、搅拌雷诺数、循环量和叶轮设计等关键设计参数间的影响规律。研究表明,在相同条件下,后倾叶轮的循环量明显大于前倾叶轮,而功耗却更低。     

KYF浮选机叶轮-定子区流场分析

叶轮和定子是影响浮选机分选性能的最核心部件。运用CFD方法揭示了KYF浮选机叶轮-定子区的局部流场特征。叶轮叶片间出现了螺旋上升的涡流,而叶轮盘起到了稳流作用,流体平滑地从叶根高速流出。叶轮叶片的迎浆面边缘出现静压峰值,而叶轮盘叶根出口处次之,并解释了叶根出口处磨损严重的原因。分析了功耗、搅拌雷诺数、循环量和叶轮设计等关键设计参数间的影响规律。研究表明,在相同条件下,后倾叶轮的循环量明显大于前倾叶轮,而功耗却更低。     

基于CFD和PIV方法的单相KYF浮选机流场分析研究

本文运用CFD模拟和PIV测量的方法研究了实验型KYF0.2m3浮选机的流场特征。CFD预测结果和PIV测量结果均揭示了纵截面的上、下循环流场结构。局部的径向速度和轴向速度对比显示,二者在变化趋势和大小上均有较好的一致性。在叶轮叶片的背浆面出现了同旋转方向相反的漩涡结构,并出现了速度峰值区,其值甚至高于叶片尖端。CFD预测的功率消耗同实测值能够较好地吻合,说明CFD仿真能较真实地反映浮选机的宏观运行状态。     

KYF型浮选机气泡特征参数分析与探讨—KYF浮选机流场测试与仿真研究(五)

浮选机内气泡特征参数和流动规律的研究一直是浮选机研究的重点和难点。本文利用电导探针法和CFD数值方法研究了浮选机内气泡特征参数及其分布特性。通过电导探针法获取了浮选机内气泡直径、速度和气含率等气泡特征参数。利用CFD数值方法揭示了浮选机内气含率的分布特征,预测结果同试验观察一致。并进一步研究了浮选机关键运转参数对气含率分布的影响规律。试验结果表明,CFD预测的气含率同试验测试结果吻合。     

KYF型浮选机内气泡特征参数分析与探讨——KYF浮选机流场测试与仿真研究(五)

浮选机内气泡特征参数和流动规律的研究一直是浮选机研究的重点和难点.本文利用电导探针法和CFD数值方法研究了浮选机内气泡特征参数及其分布特性.通过电导探针法获取了浮选机内气泡直径、速度和气含率等气泡特征参数.利用CFD数值方法揭示了浮选机内气含率的分布特征,预测结果同试验观察一致.并进一步研究了浮选机关键运转参数对气含率分布的影响规律.试验结果表明,CFD预测的气含率同试验测试结果吻合.     

浮选机浮选金矿过程的流场分析

在黄金选冶过程中,针对浮选机内部流场比较复杂的情况,利用计算流体力学软件CFX对KYF型机械搅拌式浮选机内流场进行数值模拟,分析KYF型浮选机内部流场的特点,得到浮选机流场的速度、湍动能、湍流耗散率的分布规律,讨论前倾叶轮与后倾叶轮在不同转速下循环量与功率之间的关系。结果表明,相同转速下,后倾叶轮在较低功率下得到较大叶轮循环量,后倾叶轮更符合浮选要求。     

FJCA20型浮选机充气搅拌装置流体动力学研究

通过运用PIV测试与FLUENT模拟相结合的研究方法,对FJCA20型浮选机的充气搅拌装置进行了流体动力学研究,充分揭示了FJCA20型浮选机充气搅拌装置内部流场分布,同时根据各个主要监控位置的测试速度值和模拟计算速度值较为吻合的事实,认为FLUENT模拟可以替代PIV测试作为一种简便可靠的探索性研究手段,为流体设备的优化和大型化奠定理论基础。     

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。     

XJM-S45型浮选机叶轮参数与流场模拟及结构优化研究

运用CFD软件对XJM-S45型浮选机初始样机进行了数值模拟,通过改变叶轮结构和参数,计算在不同叶轮结构和参数下浮选机的流场特征参数值,由叶轮排液量、功率等流场特征参数值随叶轮结构及参数的变化关系,确定了XJM-S45型浮选机叶轮最佳转速为136 r/min,叶轮最佳叶片数目为8片,叶轮下层叶片的最佳后倾角度为原始角度增大5°,实现了XJM-S45型浮选机叶轮的结构优化。     

单槽容积60m~3煤用大型圆筒形浮选机关键部件及区域流场分析

运用CFD软件模拟分析了XJM-S型机械搅拌式60 m~3圆筒形浮选槽初始虚拟样机关键部件及区域的流场特性。研究表明:浮选机叶轮的吸浆能力强,实现了高矿浆处理能力;叶轮腔内流体压力分布具有对称性,但缺乏均衡性;定子叶片上边缘1/3处的叶片内侧存在高压磨损现象;初始设计时,稳流板叶片高度偏小,叶片后部削切不合理,对矿浆的稳流效果不理想;叶轮叶片、定子及稳流板叶片数目不对应,关键部件及区域的流场具有对称性,但缺少均衡性。根据仿真结果分析,提出了定子及稳流板叶片数目改为18片,对定子、稳流板等关键部件优化设计的建议。     

自吸式浮选机叶轮叶片数量的选取

自吸式浮选机的叶轮结构参数与其性能参数的关系复杂。采用CFD模拟及试验的方法，以JJF浮选机的星型径向叶轮为基础模型，分析了叶轮叶片数量对自吸式浮选机内部流场特征及性能的影响。结果表明：叶片数量不影响流场的循环结构，都能形成适宜矿物悬浮及运输矿化泡沫的流场环境；叶片数量为4, 6, 8, 10时，随叶片数量增加，循环筒和竖筒内液相的轴向流速、湍动能、压力差及浮选机的循环量和功耗逐渐增大；当叶片数量增加至12时，由于叶片之间的间距过小，排液量下降，液相的轴向流速、湍动能、压力差及浮选机循环量开始减小，但功耗继续增大；在样本范围内，叶轮的叶片数量为10时，浮选机的循环量最大；在误差允许的范围内，不同叶片数量叶轮的性能参数模拟值与试验值较为吻合。     

基于CFD方法的KYF型浮选机叶轮后倾角度的影响研究

应用CFD方法研究了KYF浮选机不同后倾角度(0°、15°、30°、45°、60°、75°)叶轮在五种不同叶轮转速条件下的浮选机流场结构、叶轮循环量、功耗等关键参数。研究发现随着叶轮后倾角度的增加,浮选机流场结构具有相似性;后倾叶轮比径向叶轮(后倾0°)循环量平均大5%,不同后倾角度叶轮循环量相差不大;后倾角度的增加,功耗先减小后增大,后倾60°叶轮的功耗最小。叶轮转速的增加会导致叶轮循环量、功耗的明显增大,流场结构基本不变。     

基于CFD方法的浮选机流场及叶轮动力学研究

叶轮是浮选机的动力输出部件,存在着由于湍流诱发的非线性振动问题。采用基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics-CFD)方法,数值预测KYF型浮选机流场的速度及压力分布,并得到其波动规律。对叶轮叶片表面所受流体力进行分析,揭示了浮选机搅拌叶轮流体力波动规律,并进一步探讨了叶轮转速对浮选机叶轮表面流体力的波动特性的影响。     

XJM-S型浮选机浮选槽内流场实验研究

浮选槽中内部流场的合理性是保证浮选过程有效进行的前提,本文采用PIV粒子成像测速技术对XJM-S型机械搅拌式浮选机的内部流场进行试验研究,从截面流线和截面速度矢量两个方面对流场进行了分析,并讨论了内部流场对浮选过程的影响.结果表明,浮选槽内流体的多种运动状态可以和浮选过程合理匹配,促进了浮选过程的有效进行.     

Wemco浮选机叶轮叶片倾角的数值模拟

针对Wemco自吸式浮选机,采用CFD方法对叶片倾角β分别为前倾(-22.5°、-37.5°)、径向(0°)和后倾(22.5°、37.5°)浮选机的流场进行数值模拟,探讨了叶片倾角对浮选机内流场特征、湍动能和压力分布的影响,分析了不同转速下叶片倾角对Wemco浮选机循环量和功耗的影响。结果表明,叶片倾角对浮选机内流场结构影响较小,但对叶轮旋转区域的轴向速度、湍动能和压差等影响较大。叶片倾角为0°时,流体在叶轮旋转区域的轴向速度、湍动能和压差最大;叶轮循环量和功耗均随着转速的增加而增加,径向叶片比前倾和后倾叶片的循环量和功耗更大。     

XJM-S型浮选机流场的试验研究

运用PIV粒子成像测速技术对XJM-S型8L实验室浮选机模型流场进行了试验研究,分析了浮选槽内流场的运动规律:该浮选槽内不同区域存在循环流、旋转流和上升流等错综复杂的流动状态;沿垂直方向,在浮选槽的下部以循环流为主,上部以上升流为主;沿水平方向,中心区域以循环流为主,周边区域以旋转上升流为主。该流动状态符合浮选过程要求。     

基于CFD的KYF浮选机气-液两相流分析与探讨—KYF浮选机流场测试与仿真研究(四)

研究了标准k-ε方程、RNG k-ε方程和标准k-(ｗ)方程三类湍流控制方程下KYF-0.2浮选机的气液两相流场.不同的模型参数条件会直接影响流场中流体的分布特性.在三个不同湍流控制方程下,曳力模型参数取值的不同对流场的影响不一.比较了提升力等非曳力模型,认为Grace曳力模型的流场中流场分布更吻合观察到的流场特征.     

浮选机内部气—液两相流场特性研究

本物浮选过程中的多相流体特征直接影响矿物分选效率,针对有效容积为0.1m~3的充气机械搅拌式浮选机,运用计算流体力学对浮选机内部气-液两相流体特性进行数值模拟计算,分析了矿物浮选过程中复杂的流体特性。基于CFX流场数值模拟软件,建立了气-液两相流场数值模拟策略,通过对比标准k-ε湍流模型和RNG k-ε湍流模型,确定了离散气相-零方程、连续液相标准k-ε湍流模型的数学模型,探究了不同表面张力、曳力相间作用力对浮选机内部气—液两相流场特性的影响,模拟了充气强度和搅拌强度对浮选机内部气—液两相流场的影响。研究结果表明:表面张力系数在浮选机内部气-液两相流场数值模拟研究中影响很小,选定较为常用的表面张力系数0.073为模拟标准;Grace曳力模型适合充气机械搅拌式浮选机气-液两相流场的数值模拟;浮选机充气速度应小于2.0 m/s时,此时气相流场速度分布较均匀,气相逸散性较好;浮选机转子转速每增加50 rpm转子和定子表面受压大约增加300 Pa,中等转速450 rpm适合该类型浮选机的浮选作业,气-液两相流体特性模拟结果将为浮选工艺参数的设定提供基础理论指导。     

自吸气浮选机隔板叶轮研究

叶轮的结构型式和运行参数决定了浮选机的整体性能,结合理论分析及工程经验设计了一种功能分区的隔板叶轮。利用CFD仿真方法和试验方法对隔板叶轮的整体性能进行了测试,在仿真条件下分析了槽体内的流场结构、气液分散、功耗、循环量和吸气量等,并采用试验方法进一步对隔板叶轮的性能进行了研究,结果过表明,隔板叶轮循环量增加,吸气量略微减小,功耗略微增加,槽体下方搅拌能力增强,隔板叶轮整体性能较标准叶轮相当。