伪均质固液两相流水击的数值模拟Ⅱ.验证

本是《伪均质固液两相流水击的数值模拟》的第二篇。在本中,根据固液两相流水击实验,对前一篇论中建立的伪均质固液两相流水击数学模型进行了验证,并对２工程计算蝇彩的单相流修正模型进行了验证,计算结果与实验结果的对比表明,两相流 计算值与实测值符合较好落在 而单相流修正模型的计算结果误差较大。因此新建的伪均质固液两相流水击模型可以有于工程计算。     

液固两相流泵叶轮内流场数值分析与试验研究

利用FLUENT软件欧拉多相流模型对低比转速液固两相流泵叶轮内流场进行了三维数值模拟研究,依据数值计算结果,分析了叶轮内液固两相流场;同时对该叶轮进行了试验研究,试验结果符合设计要求。通过比较数值计算结果和试验结果,发现两者的扬程和效率都比较相近。     

固-液旋流分离器两相流场数值模拟研究

采用标准k-ε湍流模型和混合模型的数值模拟方法,对固-液旋流分离器内的两相流流动机理及分离特性进行研究。模拟结果表明,分离特性符合有密度差的两相流分流机理。建立的模型和使用的计算方法有效。     

深海采矿水力提升系统动力学建模

通过对微元控制体的受力分析,建立了锰结核液固两相流水力提升的动力学模型,并利用Fluent软件对该模型进行了模拟仿真。结果表明,数值计算结果与模拟仿真结果接近,验证了该动力学模型正确,满足工程要求。     

煤层水力割缝喷嘴特性的数值研究

针对圆锥收缩型喷嘴内的液固两相流动,采用标准k-ε湍流模型和分散颗粒群模型对喷嘴内的流场进行三维数值模拟。分析了喷嘴内液固两相的加速过程,并研究了出口直径为1.6 mm的喷嘴结构参数（圆柱段长度、收缩角）对磨料加速效果的影响。计算结果表明：圆锥收缩段与圆柱段交界处附近沿轴线方向的压力梯度可高达1 GPa/m,是高压流体和固体颗粒加速的重要区域;为了使磨料颗粒获得较好的加速,圆柱段长度应不小于8.75倍喷嘴出口直径,收缩角应取10°左右。     

垂直管粗颗粒水力提升不稳定流数值模拟

根据垂直管固液两相流的特征，考虑固液两相流密度、浓度、弹模、阻力等特点，对粗颗粒水力提升不稳定流进行数值模拟。推导出含粗颗粒固液两相流波速方程，水击计算的连续方程及运动方程。可用于解决深海采矿、水力采煤和河道清淤工程等领域的粗颗粒水力提升问题。     

伪均质固液两相流水击的数值模拟:Ⅰ——理论

发生在固体物料管道输送中的水击,理论上分为伪均质固液两相流水击和非均质固液两相流水击两类,本推导了伪均质固液两相流水击的基本方程,并用特征线差分方法对它们进行求解。建立了伪均质固液两相汉水击的数学模型,本模型的压力波波速表达式和阻力的处理方法都体现了伪南固液两相流的特点。     

湿喷机喷嘴内液固两相流数值模拟

为研究喷嘴结构设计是否合理,根据喷嘴几何参数建立物理模型,运用多相流理论对喷嘴内混合流体建立数学模型,得到喷嘴出口处混合流体的压力和速度。采用欧拉模型和RNG湍流模型对喷嘴内液固两相流进行数值模拟,得到喷嘴内混合流体速度场、压力场、相体积分数的分布情况。以出口混合流体成分均匀度为标准,利用统计学中均值和标准差对混合均匀程度做定量分析。研究结果表明,仿真得到的出口处压力和速度与理论分析相一致,喷嘴出口混合流体成分均匀度达到99.99%,验证了现有喷嘴结构设计的合理性。此研究方法及结果对今后湿喷机喷嘴的优化设计与工程应用具有重要参考价值。     

喷油嘴微小孔磨粒流加工特性的数值模拟

通过对磨粒流加工原理和运动规律的分析,探讨喷油嘴微小孔磨粒流加工特性。以流体力学软件FLUENT为平台,采用固液两相Mixture湍流模型对磨粒流加工过程中磨粒流的流动形态进行数值模拟,模拟结果为磨粒流加工参数的优化选择提供了理论依据。     

铁精矿浆三通管流场的数值模拟研究

针对包钢铁精矿浆固液两相流高压力输送,通过利用Fluent软件对铁精矿浆三通管内部流体进行了模拟计算,得到了矿浆的压力、速度、湍流动能、壁面切应力的曲线图,并对其进行了定量的具体数值分析,得到结论与实验结论相吻合,为包钢矿浆管道中矿浆的高压输送提供了理论依据。     

裂隙液固两相流的数值模拟

根据采动岩体渗流力学的观点,矿井突水溃沙是液固两相流失稳的体现。基于CFX数值模拟软件建立裂隙水沙两相流数值模型,通过模拟与分析得到裂隙尺寸、沙颗粒直径和液相流速对压力梯度、时均速度分布和湍动能的影响规律。     

水平圆管内固液两相流的压降及流型分析

采用Churchill所推导的固液两相流压降计算模型和欧拉双流体模型计算水平圆管中不同流速、固相体积百分数条件下浆体的压降,结合Kaushal et al的实验数据,验证比较了压降计算结果;通过欧拉双流体模型数值,模拟了不同流速、固相体积百分数下水平管中固液两相流浆体的流型及速度场分布,并对内部机理进行了简要讨论。研究结果能够为管道输送固体物料提供一定的参考。     

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。     

水力提升管道内两相流运动的运动学仿真计算

为研究水力提升系统中固液两相流的运动规律,提高管道水力输送的安全性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,通过对大颗粒在水力提升管道中的运动进行受力分析,得出其动力学方程,利用Gambit软件生成三维提升管道模型,并利用Fluent软件对在管道中的两相流流动进行了数值模拟。得出了两相流流场的速度分布规律以及颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参数;研究发现两相流流速沿管径呈梯度分布,大颗粒的轴向速度沿直径基本呈抛物线分布,径向速度沿管径基本保持正态分布。     

固液两相流泵的研究进展

固液州相流泵又称杂质泵。通常包括泥泵、砂砾泵和渣浆泵等类型，广泛应用于采矿工业中矿渣及电厂粉煤灰的输送、煤炭部门水煤浆运输及水利工程中疏浚作业等。随着国民经济的发展，市场对崮液两相流泵的需求日益扩大，行业的前景非常看好；另一方面由于固液两相流泉抽送介质的千差万别，两相流流动问题的复杂性，使得对固液两相流泵的研究越发重要。本文将主要介绍固液两相流泵的研究进展情况。     

固液泵的两相流动理论研究

对固液泵内两相流动进行理论分析，由两相流相对运动方程导出固液泵的基本方程式，并推导出两相流设计计算式，最后给出应用实例。     

大位移水平井井眼净化旋转因素数值模拟

应用CFD(计算流体力学)方法对钻井环空液固两相流动进行数值模拟,得到钻柱旋转情况下环空液固两相流流场流动特性:类螺旋运动是环空内液固两相主要运动方式,固相非对称分布在环空内;得到水平井段液、固相速度及体积分数分布;水平井段钻柱有旋转时环空高浓度(80%)固相环空占有面积率比钻柱无旋转时低近2/3;得到主要参数在钻柱旋转情况下对环空固相运移影响规律;钻柱转速在80~120r/min范围内时岩屑床高度变化较敏感;钻柱旋转对环空固液两相流动起扰动效应,可以很大程度上降低环空内固相含量,从而改善环空井眼净化效果。     

新型射流气泡发生器的设计与数值模拟

为了提高微细粒矿物的矿化效果，设计了一种含有振荡腔的新型气泡发生器，并将引入气液两相流可以在较低音速下流速实现超音速流动的理念。通过理论计算得出：在工作压强为0.1 MPa,气液体积比为1∶1的条件下，气液两相流混合体达到超音速流动的临界流速为20 m/s。运用Fluent软件对新型气泡发生器进行气液两相流数值模拟，得到了其内部流体的速度和体积分布规律。模拟结果显示，液相最高速度为20.7 m/s,气相最高速度为24.2 m/s,但是只有在气含率达到50%左右时，才能在扩散管末端产生激波振荡现象。这说明气液两相流超音速流动不仅和速度有关，也和两者之间的比例有关。超音速流动的过程中会伴有激波的产生，可以形成能量较高的湍流，使气相和液相充分混合，提高矿化效果。     

KYZ—B浮选柱气液两相流数值模拟与试验研究

为了研究浮选柱柱体高度的有效使用情况,采用计算流体力学(CFD)数值模拟软件CFX对充气后浮选柱不同高度截面上气相在液相中的分散情况进行了数值模拟。设计了浮选柱试验系统进行气液两相流试验对数值模拟结果进行验证,通过对比数值模拟与试验结果可知,两者基本吻合。     

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。