不同角度弯管输送料浆不淤流速的研究

为了研究煤矸石充填料浆在不同角度弯管中不淤流速的变化, 采用Fluent软件模拟了充填料浆在管道内的输送过程, 分析了煤矸石料浆在各角度弯管中的流速特征、管道出口截面处的矸石颗粒沉降状况, 由此得出了不同入口速度下料浆在不同角度弯管中的不淤流速。结果表明, 料浆在75°、90°和105°弯管中的不淤流速分别为1.8 m/s、1.7 m/s和1.5 m/s, 即料浆的不淤流速随弯管角度增大而减小;弯管角度越大, 料浆在弯管中的阻力作用越小, 则料浆流速越快, 使得矸石颗粒的沉降有所缓解。     

充填料浆不同倾角弯管输送特性分析

为研究煤矸石充填料浆在不同倾角弯管内自流输送的特性,以某实际充填管路为背景进行建模,使用FLUENT软件模拟料浆在管道内的输送过程,分析不同入口流速条件下不同质量浓度料浆在不同倾角弯管内流动时的速度、压力特性及阻力损失。结果表明:各弯管出口截面处流速梯度随入口流速增大而扩大,入口速度大于1.4 m/s时,梯度差大幅度增加;当料浆质量浓度大于78%时,沿程管道阻力损失与弯管段局部阻力损失增长速率加快;弯管段局部阻力损失随弯管的倾角变小而增加,建议料浆管道输送时弯管段倾角大于60°。     

包钢白云鄂博矿浆弯管流动特性数值模拟

包钢白云鄂博输送矿浆管道弯管磨损比较严重。应用Fluent软件,模拟矿浆流动在管道内部的流场分布,对比分析了1.2 m/s和2 m/s矿浆流动初速度的压力、壁面剪切应力和磨损分布图。研究结果表明:对于压力场,由于离心力的作用,外侧压力高于内侧;由于受重力的影响,壁面剪切应力场是弯管内侧高于外侧。为矿浆管道的流体输送提供了理论依据。     

深海采矿中继站底部Y形管流动状态研究

针对深海采矿泵管输送试验系统中Y形管内流场复杂和矿石泄露风险等问题,采用CFD-DEM方法,对不同速度、不同体积浓度和不同粒径的矿石颗粒进行数值模拟计算,分析了Y形管内颗粒群的运动特性和流场分布规律。结果表明,Y形管内流场分布受弯管曲率和Y形管入口流量分配影响;颗粒群在弯管内贴壁流动,受到上升流作用后颗粒向上偏移;当上升流流速不足、颗粒体积浓度高及颗粒粒径较大时,会造成颗粒沿着底部管道流失,随着上升流速减小、颗粒体积浓度增大及颗粒粒径增大,颗粒通过底部管道流失不断增大;颗粒流的存在导致Y形管内低压漩涡区强度和尺度均减弱。     

大水易淤综放工作面泄水巷煤泥淤积物沉降特性分析

针对高家堡煤矿开采工作面面前淋水问题,分析其主要水源来自采煤工作面顶板,矿井涌水量4 000～5 000 m³/h,结合开采工作面泄水巷煤泥淤积的特点,通过COMSOL数值模拟方式,模拟了不同流速条件下煤泥混合物的沉降情况,包括煤泥淤积物动态流动特征模拟、不同初始流速下煤泥颗粒沉降情况模拟、不同初始流速对煤泥混合物速度分布影响、不同初始流速对煤泥混合物稳定性影响。通过分析不同初始入口流速下管道出口附近截面煤泥颗粒体积分数分布,确定煤泥混合物的不淤临界流速为1.2～1.4 m/s,分析了煤泥混合物流动过程中的淤积机理,从而得到煤泥淤积物的沉降特性,为科学合理的清淤工作提供理论依据。     

CO2固体水合物对弯管冲蚀的数值模拟

在CO2管道输送过程中,弯管的频繁使用对直管更易产生冲蚀破坏.CO2固体水合物是造成CO2弯管冲蚀破坏的一个重要影响因素,故对于弯管的冲蚀研究非常重要.利用FLUENT软件建立超临界CO2弯管模型,并模拟分析CO2固体水合物在不同入口流速、不同弯管曲率半径和不同弯管弯曲角度下对弯管的冲蚀破坏程度的影响.结果 表明:当入口流速为2.5～3.0 m/s时,弯管处最大冲蚀速率处于较低区间;当弯管的曲率半径R≥2.0 DN时,弯管处的最大冲蚀速率处于低值;当弯管弯曲角度≥110°时,弯管最大冲蚀速率较低.研究结果可为我国CO2管道输送以及超临界CO2管道冲蚀研究提供理论基础.     

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。     

高温环境下料浆大流量输送管流特性研究

为分析大流量管道输送过程中温度上升对料浆管流特征的影响,得出高温环境下料浆最佳输送管径及初始流速等参数,建立了充填料浆输送L管模型,基于流变试验获取料浆塑性黏度和屈服应力,利用COMSOL数值模拟软件分析了高温环境下不同温度、管径以及初始速度对应的管流速度场特性。结果表明：随着温度升高,充填料浆屈服应力以及塑性黏度随之降低;在弯管与水平管相接处,流态不稳定,料浆速度层出现较大变化,由塞流推进转化为速度自上而下递增的流动模式,易造成堵管、爆管;温度提高会导致中心最大流核区面积减小,温度为40、50、60 ℃时,最大流核区径向长度分别为0.09、0.07、0.05 m,减小率为22.2%,最大流速随之增加,当温度为40 ℃时,径向最大流速为2.978 m/s,温度增加至60 ℃,最大流速增大至3.135 m/s;随着管径增大,塞流最大流速区面积增加,管径为200 mm、240 mm时,最大流速区径向长度分别为0.1 m、0.12 m,最大流速随之减小,管径自200 mm增大至240 mm,最大流速由2.977 m/s变为2.876 m/s;随着进口速度增加,料浆中心最大流速区域增大,对塞流区域面积大小影响较小。基于上述试验成果,为减少输送阻力损失,提高矿山效益,建议矿山输送料浆参数选取温度40~50 ℃,管径200 mm,初始流速2.5 m/s。上述分析可为矿山充填设计及进一步研究管道输送流态问题提供一定的理论依据。     

超导磁选白云鄂博尾矿稀土颗粒捕获及聚集行为

超导磁分离技术中,稀土矿物颗粒在磁介质上的聚集半径与磁介质填充率应相互匹配,以确保高效的矿物分离效果和提高稀土尾矿资源利用率。基于颗粒轨迹模型,探究了矿浆流速对颗粒捕获的影响并建立了颗粒饱和聚集模型,以计算稀土矿物颗粒单体及其连生体在磁介质上的饱和聚集半径、聚集半径和磁介质间距关系,从而优化磁介质填充率。并通过颗粒沉积试验,验证了聚集模型的正确性。研究结果表明,矿浆流动速度最优为0.1 m/s时有效去除了杂质萤石矿物。磁介质有一个临界填充率,高于临界填充率不会发生堵塞。随着磁介质直径的增加,颗粒饱和聚集半径r_Ba和磁介质临界填充率逐渐增大,当连生体度为1/20的稀土连生体与磁介质直径为0.06 mm时,临界填充率为5.6%。当磁介质直径为0.4 mm时临界填充率为20.6%。本研究结果为稀土矿物的高效分离提供了重要的理论基础,也为工业生产中磁分离技术的优化与设计提供了可靠的参考依据。     

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。