固体颗粒粒径对输送泵叶轮磨损特性的影响

采用计算流体动力学与离散元耦合的方法,建立数值模型,对输送泵内固液两相流进行数值模拟。应用欧拉-拉格朗日模型和Archard磨损模型,考虑固液两相之间的相互作用,探究颗粒粒径对输送泵叶轮磨损的影响规律及作用机制。结果表明,叶片是输送叶轮中磨损较为严重的部件,磨损集中在长叶片工作面出口和叶片进口位置; 随着颗粒粒径增大,叶片进口的磨损不断加重,而叶片工作面的磨损量下降,颗粒撞击叶轮工作面的几率减小,颗粒易冲击短叶片。     

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。     

基于CFD的管道固液两相流体输送的数值计算及实验对比

对应用于固液两相流数值模拟中的三种主要模型：单流体模型、两流体模型和欧拉－拉氏模型进行了对比,分析了其各自的优缺点及适用范围,并对商用CFD软件PHOENICS中有关固液两相流的处理方法进行了论述,探讨了其在管道输送固液两相流数值模拟中应用的可行性。     

基于气-固两相流体动力学数值模拟的风选室设计

风选室是气力风选机实现不同直径的砂石颗粒分级的关键,选取气力风选机分选室作为计算域物理模型,采用标准的κ-ε湍流模型和随机颗粒轨道模型及其两相耦合求解对分选室内的气-固两相流进行数值模拟。在一定的边界条件下,研究对分选室内离散相砂石的分选效果的影响因素,确定有利于分级的气力风选机分选室的结构参数,根据数值模拟结果完成风选室的设计。     

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。     

大颗粒浆体管道输送阻力计算模型的验证

从液、固两相流动量交换的角度出发,采用等效阻力模型原理,提出了大颗粒浆体管道水力坡度的计算模型,并将不同悬浮状态下的水力坡度计算数值与实测值进行比较分析。结果表明:该成果对大颗粒浆体管道输送工程具有一定的实用价值。     

煤巷自燃渗流增温热流耦合场数值模拟研究

以理论研究与计算机数值模拟技术相结合的方法,研究了煤巷自燃过程及其热流耦合的参数特征,给出了煤巷在不同应力条件下渗流系数的非线性热流耦合关系式。考虑煤巷自燃渗流场中的流固热耦合因素,建立了煤巷自燃渗流场的热流耦合数值模型;结合兖州矿区煤巷自燃实例对模型进行了数值求解,并验证了模型的可靠性和正确性。     

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。     

基于颗粒流方法的矿井突水溃沙模拟研究

通过格子Boltzmann方法对裂隙岩体水沙两相流动规律进行理论分析,研究颗粒在裂隙中的运动规律,通过格子Boltzmann方法处理两相流的边界问题,建立了裂隙岩体水沙两相流动的格子Boltzmann模型。利用颗粒流软件数值模拟裂隙溃沙,分析了沙粒进入裂隙后裂隙宽度、裂隙倾角等因素对颗粒运动规律的影响。     

微细粒石英赤铁矿凝聚和分散行为与机理研究

本文分别考察了水介质中微细粒石英及赤铁矿颗粒悬浮体系的凝聚与分散行为，借助颗粒表面润湿性与动电位等的测定数据及粒间相互作用能量模型，讨论了微粒凝聚与分散机理。     

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。     

采动含瓦斯煤岩体固-气耦合数学模型及耦合效应分析

以弹塑性力学理论、渗流力学理论、气体扩散理论、固-气耦合理论等为研究基础,构建了采动含瓦斯煤岩体固-气耦合数学模型;以渝阳煤矿为研究背景,利用COMSOL Multiphysics数值分析软件开展了采动影响条件下固-气耦合效应数值模拟试验。试验结果表明,该耦合模型能全面地反应了采动含瓦斯煤岩体变形场中的骨架变形、应力变化和流动场中的瓦斯运移过程的耦合作用机制。     

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。     

远距离保护层开采卸压机理数值模拟分析

应用含瓦斯煤岩气固耦合模型(RFPA-GAS)系统对淮南远距离保护层开采进行了数值模拟,分析了采动过程中煤层上支承压力的分布规律以及采动过程对被保护煤层透气性的影响,用数值模拟方法分析了淮南远距离保护层开采卸压机理。     

浸出设备内部流场研究

对机械搅拌槽和流态化浸出器内固液两相流动进行了数值模拟研究,应用标准k-"模型及RNG k-"模型计算内部湍流运动,分析了不同转速、不同液固比条件下两种设备内部流场特性。结果表明,料桨速度随转速及固液比的增加而增大。研究表明,应用计算机模拟能详细直观的得到不同条件下的流动参数,表现出流动规律。     

冲击载荷作用下液压支架立柱动态特性研究

根据液压支架立柱工作的实际工况,建立了液压支架立柱在冲击载荷作用下动态特性分析模型。通过有限元和光滑粒子流体动力学方法解决了液压支架立柱流固耦合、流体大变形等问题,实现了立柱在冲击载荷作用下动态响应的数值模拟,得出了立柱在冲击载荷下缸体的应力分布、活柱的最大退缩量、流体的压力场分布及整个冲击过程对地基的最大冲击力等核心技术参数。应用固液弹簧耦合理论和能量法,推导出了立柱固液耦合系统的等效刚度和立柱的冲击动载荷系数,进而从理论上对液压支架立柱在冲击载荷作用下的动态特性及对地基的最大冲击力进行了分析。理论分析结果与数值模拟结果相比在误差范围内具有一致性。此研究结果为液压支架立柱抗冲击性能试验装置的开发提供了参考数据。     

基于Fluent的气固喷射器三维数值模拟研究

根据CFD和仿真思想,采用标准k-ε湍流模型,并利用拉格朗日法和欧拉法相结合的三维数值模拟技术,对气固喷射器内的流场和颗粒行为进行了数值模拟研究。对固体颗粒采用了离散相模型,考察了气固两相间的相互耦合[1]作用,结果表明:在该喷射器的接收室中,喷嘴管道周围的一些无效区域内有颗粒的聚集和停留,流场的湍动能在喷嘴出口区域周围达到最大值。其主要原因在于,喷射器中心高速射流区域周围产生了明显的回流现象,固体颗粒的加入对气体流动情况产生了一定影响,气体流场随后逐步稳定。     

射雾器参数对颗粒停留时间变化的研究

通过Fluent软件对射雾器模型进行数值分析,运用MATLAB软件处理数值结果,研究细水雾流速、风速、细水雾颗粒粒径大小及喷嘴的安装角度对细水雾颗粒在两相耦合区域里停留时间的影响。     

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。