气固喷射器收缩型喷嘴的仿真模拟及实验

为寻找影响气固喷射器喷射性能优劣的因素,基于颗粒轨迹模型对气固喷射器进行数值模拟,利用喷射器内部喷出颗粒数量、剩余颗粒数量以及颗粒运动轨迹对喷射性能进行分析,研究发现气固喷射器中收缩型喷嘴入口直径对喷射性能有一定影响。在仿真分析的基础上进行喷射实验,实验结果表明:当喷嘴入口直径处于20 mm时喷射效果最好,物料的平均喷射量达到3.37 m3/h,且喷射条件较稳定,基本符合气固喷射器生产能力的要求。     

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。     

径向直叶片湿式旋流除尘器筒体流场数值分析

采用标准?-?湍流模型,利用CFD软件对径向直叶片湿式旋流除尘器进行了三维流场的数值分析,得到了除尘器筒体切向速度、轴向速度、径向速度和全压的分布规律。研究表明:除尘器气体模拟结果与试验结果吻合较好;对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型进行模拟,结果表明,当气体速度一定时,粒径颗粒越大,则分离效率越高。     

搅拌器内部三相流场特性模拟研究

针对搅拌器内部复杂湍流流场特性研究对提高其工作性能的重要意义,应用标准k-epsilon湍流模型,基于欧拉-欧拉法描述固-液-气三相流,并采用VOF模型捕捉气-液自由液面,离散相零方程模型解算颗粒运动行为,对容积为9L的实验室型搅拌器内部多相流场特性进行了模拟研究。研究结果表明,桶体挡板能有效防止漩涡产生,搅拌器内部流场呈上、下两循环分布,且下循环流速高于中、上部区域;流体运动速度与搅拌强度和正相关性,在较小粒径范围内,颗粒运动速度与其粒径呈正相关性,但其速度差异较小。小粒径颗粒体积分数分布相对较均匀,增大搅拌强度有助于提高颗粒分散性。搅拌器内部流场数值模拟研究可为提高搅拌器工作性能提供理论指导和技术依据。     

喷射器二维流场与性能的数值分析

用CFD数值模拟的方法实现了蒸汽喷射器二维流场的分布和变工况特性。结果表明:喷嘴出口后工作蒸汽与引射蒸汽并非等压混合,速度值与压力值呈现出连续振荡逐渐趋于稳定的趋势。同时分析了工作流体压力、引射流体压力以及出口压力对喷射器性能的影响,并探讨了各参数对喷射器工作性能产生影响的原因。     

喷射器流场的计算与分析研究

针对关于喷射器流场的计算与分析研究问题,介绍了喷射器的结构原理,探讨了数学模型的建立的条件,确定了喷射器流场的离散化和对喷射器边界条件和流场的求解方法,给出了对喷射器流场计算结果的分析。主要是对喷射器流场的压力场分布状态和喷射器流场内的速度场分布进行了讨论,得到喷射器的喷嘴直径大小,在一定的数值内,其直径与喷射器喷射能力的大小成正比。     

转载溜槽CFD-DEM模拟的参数和模型研究

基于欧拉-拉格朗日框架,采用开源软件OpenFOAM和LIGGGHTS对转载溜槽内气固两相流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟,标定了恢复系数,并分析讨论了不同曳力模型对转载溜槽流场模拟的适应性。结果表明,对于大尺度矿物颗粒恢复系数为0.75得到的结果与实验值吻合较好。在3种常用的曳力模型中,Di Felice曳力模型对此类大尺度的转载溜槽具有较好的适应性。研究结果为在采用数值模拟方法进行大尺度颗粒转载溜槽粉尘问题的研究和设计中确定合适的恢复系数数值和选择曳力模型提供了参考。     

瓦斯输送管道内细水雾颗粒运动及沉积模拟研究

通过建立瓦斯气体流动模型、细水雾颗粒运动模型,在拉格朗日框架下对细水雾颗粒在瓦斯输送管道内的运动及沉积过程进行追踪。对数值模拟结果分析可知,混合流场在喷嘴两侧分别作顺时针、逆时针运动;细水雾颗粒沉积率在1.5m处达到最大值,在5m以后基本处于稳定状态。通过研究分析,为认识细水雾的运动及沉积规律,解决输送管道内喷嘴安装距离问题提供了一定的理论依据。     

电选摩擦器气体流动及单颗粒运动特性研究

为研究电选摩擦器内气固运动特性,建立了三种摩擦棒不同分布特征的摩擦器数学模型,运用标准k-ε湍流模型及颗粒轨道模型,对摩擦器内气固两相流流场进行了数值模拟,主要研究了气体相对压力场、相对速度场分布情况;并以粒径为10、40、74μm的球形颗粒为研究对象,分析了编号43的单个颗粒运动情况。研究结果表明,摩擦棒对气体流动过程的干扰作用明显,摩擦棒间距对气相流场分布影响很大;摩擦棒背部的负压区和回流区面积沿气体运动方向逐渐增大;摩擦棒分布特征和粒径对摩擦器内颗粒速度变化趋势影响大,颗粒粒径与运动轨迹长度成正比,与速度成反比。     

径向直叶片湿式旋流除尘器气固两相分离特性的数值分析

采用标准k-ε湍流模型,利用CFD软件对径向直叶片湿式旋流除尘器进行了三维流场的模拟,利用实验验证了模型的正确性。采用了离散相模型(DPM)模拟固相流场颗粒轨迹,得出了不同粒径颗粒与不同入口风速下的分离效率之间的关系。结果表明:当气体速度一定时,粒径颗粒越大,则分离效率越高。气体速度增加,5μm和15μm的颗粒的分离效率的变化不大,10μm粒径颗粒的分离效率会增加。     

基于DPM的悬浮磁化焙烧主炉气固流动传热数值模拟

为探明悬浮磁化焙烧主炉内气相温度场分布、颗粒流动特性以及颗粒升温速率等信息,基于CFD理论,对悬浮磁化焙烧主炉内稀相气固流动以及传热进行三维数值模拟计算。文中气相计算采用欧拉方法,固相计算采用Discrete Phase Model（DPM）,并考虑气固两相之间的相互作用。结果表明,悬浮磁化焙烧主炉温度在径向呈现炉心温度高、近壁温度低的分布特征,在轴向逐渐趋于均匀。矿石颗粒进入主炉后,在气流的拖曳作用下迅速上升,1.0 s时颗粒可到达主炉顶部,1.2 s时颗粒在顶部弯管处出现逃逸现象;颗粒进入主炉后,自身温度迅速上升达到峰值。由于颗粒相和气相不断进行热量交换,在主炉上部低温区域,颗粒温度有所降低。颗粒在主炉内停留时间呈现“早出峰、长拖尾”的分布特征,其中95%以上的颗粒在1.2~3.6 s内完成逃逸。     

双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟

针对双轴桨叶式干燥机凭经验和反复试验确定操作参数而导致的试验周期长、生产成本高、干燥效果不理想的问题,通过建立双轴桨叶式干燥机CFD模型,对双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟开展研究。揭示了双轴桨叶式干燥机气固两相流的流场和温度场的分布规律,探究了桨叶轴转速和蒸汽温度对出料口物料含水率的影响,研究结果为双轴桨叶式干燥机的结构优化及操作参数的合理选择提供重要的理论参考。     

综掘工作面通风除尘系统的数值模拟及应用

为了优化综掘工作面的通风除尘方案,以三元煤矿2305掘进工作面为背景,通过应用气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型和几何模型,利用数值模拟软件,对无除尘设施和有除尘措施下空间粉尘浓度的分布进行数值模拟,得出2种工况下的风流场的分布情况以及粉尘在该风流场作用下的空间分布和运移情况,并指出抽风除尘装置的吸尘罩应放置在掘进机摇臂右侧位置,为相似矿井综掘工作面粉尘治理提供了依据。     

矿用离心风机流场稳态耦合仿真研究

为了研究矿用离心风机在高粉尘浓度环境下的工作情况,利用计算流体力学软件FLUENT对4-72-4A型离心风机进行了气固耦合仿真研究,应用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对离心风机叶轮内部的气相流场和颗粒相运动轨迹进行了数值计算,获得了离心风机叶轮流场区域和蜗壳流场区域内的速度场和压力场,以及颗粒相的运动轨迹,对离心风机的结构优化及设计具有重要意义。     

基于Fluent的扁平硐室采场粉尘浓度分布及运移规律研究

基于气固两相流理论及扁平型硐室采场特点,建立粉尘运移模型,运用FLUENT软件中的k-ε双方程模型和离散相模型(DPM)对采场爆破后通风20min内粉尘浓度变化,以及在不同入口风速下粉尘的运动轨迹进行了数值模拟。结果显示粉尘浓度分布受风流流场影响显著,爆破0～50s时间内粉尘受回流作用聚集在硐室左侧隅角及边壁附近,50s之后粉尘开始由主风流带出硐室,60s后开始进入循环净排阶段,在0～70s内粉尘浓度下降最快,70s以后采场内的粉尘主要是呼吸性粉尘,沉降时间较长。对粉尘运移的数值模拟显示,不同入口风速对粉尘的运移影响明显。     

基于UDF的自然风压对果洛龙洼矿井通风稳定性影响的数值模拟

以果洛龙洼矿井为研究对象,通过Gambit软件建立矿井通风系统的气固耦合模型,并划分网格;编写了关于调热圈半径处原始岩温、气流密度、导热系数、气流粘度的UDF;用Fluent软件模拟出矿井的自然风压,将模拟所得的相关参数与现场测量数据作比较,验证自然风压数值模拟的可行性;进而更改模拟的环境温度及模型边界条件,分别模拟出不同环境温度条件下矿井的自然风压,解释了果洛龙洼矿井巷道风流变化显著的现象;利用Origin软件对多种环境气温条件下的自然风压曲线进行拟合,导出回风竖井中自然风压的经验公式;为高海拔地区矿井通风研究提供了参考。     

水平气流风选机内部流场的数值模拟与分析

我国年产城市生活垃圾总量已经达到1．4亿t,并且垃圾产量仍以年增长率3．5％左右的速度递增。垃圾是时间和空间上“放错位置”的资源,其最佳的处理方法是实现垃圾的资源化,而垃圾的分选是垃圾资源化的关键。水平气流风选机是垃圾风力分选的主要设备之一,其内部流动非常复杂,气相流场和垃圾颗粒特性的测量也很困难,设计者只能依靠经验数据,分选效果不能达到预期目标。     

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。     

基于CPFD多密度电子垃圾颗粒分离影响研究

基于电子垃圾绿色、高效的分离回收需求,利用barracuda仿真软件建立电子垃圾颗粒气固分离模型,模拟电子垃圾颗粒在气流作用下的分选特性,探讨在不同气流参数及不同物料流量、不同粒径下电子垃圾各组分颗粒的分离效率和回收率。研究表明,电子垃圾颗粒下落流量与粒径对贵金属回收分离有显著影响,当一次进风的气流速度为3.8m/s、二次进风的气流速度为4.6m/s、入料开口宽度为4mm,颗粒粒径为75~100um时,Au的品位率和回收可达87.1%和99.1%,Cu的品位为70.8%,回收率为85.8%。说明在二次进风的作用下,改变电子垃圾流量和控制粒径大小可以有效提升电子垃圾中贵金属的品位和回收率,同时对多密度颗粒的分选提供参考和借鉴。