石煤搅拌浸出槽固液两相流的数值模拟

为了评价石煤机械搅拌浸出槽在不同搅拌方式下的搅拌浸出效率,运用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对石煤机械搅拌浸出槽进行数值模拟。使用GAMBIT划分网格,搅拌流场采用多重参考系法(MRF)处理。对直桨式和折叶桨式浸出槽的流场进行研究,并对比安装挡板或导流筒的效果。研究表明:同等条件下折叶桨能够提供更大的轴向速度。安装挡板或导流筒能够改善流场分布,使轴向流和剪切力增加,促进固膜的破碎并向液相中融合,缓解槽底淤积,为浸出反应创造更加优良的环境,有利于提高钒浸出率。     

基于固液两相流的水煤浆喷嘴研究

针对目前以煤代油技术日趋成熟,精细水煤浆在柴油机上燃烧、排放等问题研究已取得重要进展,而在供浆系统中燃烧器的重要部件—喷嘴的磨损和堵塞问题没有得到很好解决。对系统中燃料组成成分进行了分析(主要是固体煤粉颗粒、液体水及少量柴油和添加剂),在燃料供给过程中运用固液两相流理论对整个过程进行了动力学分析,给出了动量方程,并根据计算结果设计制造了一种新型喷嘴。     

圆柱旋流器液固两相流场的数值模拟

采用混合模型建立了圆柱旋流器内液固多相流动的数学描述,并用雷诺应力模型描述湍流,对圆柱旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟,得到了旋流器内不同截面上的速度分布和不同时间的体积分布状况。数值计算结果为前人的试验和理论总结提供了有力的支持,对旋流器的进一步研究有指导意义。     

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。     

固液两相射流喷嘴外冲击流场的数值模拟

以k-ε双方程模式湍流流动为理论基础,利用有限元分析软件对固液两相射流前混合喷嘴外冲击流场进行数值模拟,得到前混合磨料水射流喷嘴外冲击流场的速度场和应力场变化。仿真结果表明,两相射流沿轴线方向速度在自由射流阶段速度梯度下降缓慢,接近壁面时速度梯度变化剧烈,到达壁面后动能全部转化为压能,压能达最大值。     

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。     

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。     

基于CFD的液固分选流化床数值模拟

利用RNG k-ε湍流模型、VOF(Volume of Faction)多相流模型模拟了液固分选流化床(LSFBS)内外气液两相流场。待气液两相流场稳定后,耦合离散相模型(DPM)模拟了粗煤泥颗粒在LSFBS内部的分选过程。模拟结果能很好地吻合实验结果,其中与试验结果相比所有密度级在重产物中分配率的均方根误差为2.47,预测精煤产率相对误差为2.38%。在此基础上,分析了LSFBS速度场的分布特点;研究了上升水流速度和不同脉动周期、脉动波形的上升水流对分选效果的影响;得到了分选密度和可能偏差与上升水流速度间的函数关系;发现脉动水流分选精度低于均匀上升水流,对于脉动上升水流,最佳脉动周期为1.25 s,最佳波形为矩形。     

U形弯管内大颗粒固液两相流的输送特性研究

应用计算流体力学及离散元耦合计算方法,对U形弯管中大颗粒固液两相流的输送特性进行了研究。采用Fluent与EDEM耦合计算,对不同输送工况下U形管中的大颗粒输送进行了仿真分析,得到了颗粒及流场在U形弯管中的分布、运动特性,同时结合试验进行了验证分析。结果表明,颗粒进入U形管后由于惯性作用主要沿着管道壁面运动。低速输送工况下,颗粒容易堆积在U形管与提升管的过渡位置,随着输送速度提高,颗粒在U形管中的浓度降低。由于与管道壁面的碰撞、摩擦,颗粒开始沿着壁面滚动运动。弯管内的二次流也会对颗粒的运动和分布产生一定影响。     

基于Ansys的固液两相射流喷嘴外流场数值模拟研究

针对磨料射流中存在复杂的脉动现象,理论研究难度较大的情况。文章基于两相流理论,运用Ansys软件对两种不同直径的前混合式喷射装置的外流场进行了数值模拟,所得结论具有一定的指导意义。     

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。     

水-洗煤输送泵内高浓度固液两相湍流的数值模拟

以FLUENT软件为工具,应用多流体k-ε湍流模型模拟离心泵内全三维高浓度水-洗煤固液两相湍流,计算包括导入管、叶轮及泵壳整个离心泵系统。结果显示,固液两相流体质点主要流经叶轮叶片工作面一侧射流区。     

液固两相流对A182F347不锈钢材料的磨损特性

以直径为150μm的Si O2和Al2O3混合物为磨料,在自制的旋转式液-固两相流冲蚀试验装置上研究冲击角度、冲击速度及浆体浓度对奥氏体不锈钢A182F347的冲蚀规律,结合试件表面的冲蚀形貌分析,揭示稀相液固两相流体系下奥氏体不锈钢A182F347冲蚀机理。结果表明:4%~8%的浆体浓度下,冲击角度对试件的冲蚀规律近似,即在冲击角度为60°时出现磨损率峰值,峰值两侧区域磨损率逐渐降低;浆体浓度为6%,冲击速度从1.65 m/s增加至3.85 m/s时,试件磨损率呈指数增加;在高流速下,冲击角度为60°,浆体浓度小于6%时,试件磨损率受浆体浓度的影响较小,浆体浓度大于6%时,浓度越高,试件磨损率越大。在低流速下,浆体浓度大于8%时,试件磨损率受浆体浓度影响较小;A182F347的冲蚀磨损在低冲击角度下,以犁沟切削磨损为主,在高冲击角度下,以锻打变形磨损为主。建立的数学模型与试验结果较吻合。     

立井井筒注浆封堵固液耦合数值模拟

针对某煤矿复杂水文地质条件下立井井筒严重涌水的实际情况,采用理论分析和数值模拟相结合的综合研究方法,深入分析了立井井筒涌水机理;结合井筒围岩特性和周围地下水渗流场的变化规律,通过试验研究,选择以马丽散N为主的注浆材料;在考虑水体作用条件下,通过FLAC3D对立井井筒注浆封堵进行固液耦合数值模拟,分析了马丽散N在立井井筒注浆封堵中的使用效果;经过实测煤矿涌水量最终小于0.05 m3/h,达到了防治井壁破裂、封堵涌水的目的,抑制了井壁附加应力。     

裂隙状采场底板固流耦合作用的数值模拟

提出了承压水上采煤的裂隙介质固流耦合数学模型及其数值模拟解法，介绍了西峪煤矿承压水上采煤问题进行的数值试验方法及结论，研究了推进速度，煤柱宽度与水压，煤柱应力，断层渗透系数，断层变形之间的相互关系 。     

固液两相管道瞬变流模拟研究

针对长距离固液两相输送管道中发生的瞬变流问题, 推导了固液两相浆体管道瞬变流的连续性方程与运动方程及相应的特征方程, 建立了浆体管道固液两相瞬变流的数学模型, 开发了瞬变流计算软件Hydraulic Transport, 引入多线程计算, 大大提高了计算效率, 并对某铁精矿浆体输送管线进行了计算, 计算结果与实测结果基本一致, 验证了计算模块的有效性。     

气液两相流噪声数值模拟

由于气液两相流现象普遍存在,气液两相流噪声已经成为输流管线中的关键性噪声之一.本数值模拟将实际模型简化,抽象出简化物理模型,对输流管道内的两相流噪声进行研究.首先,建立管道三维流场的数学物理模型,利用Realizable k-epsilon湍流模型和PBM模型对输流管道中的两相流瞬态流场进行求解;然后将求解出来的瞬态流场导入到声学软件Virtual.Lab进行快速傅里叶变化将时域转换成频域;最后利用Virtual.Lab中的声学有限元(FEM)模型求解两相流中的偶极子声源,得到两相流噪声频谱图,对输流管道中两相流的产生,传播和衰减规律进行分析.结果表明:由于两相流中的气泡生成发展和两相流湍流产生的压力脉动和速度脉动是两相流噪声产生的根本原因;在低马赫数下,偶级子声源是主要的噪声源,所以笔者只对两相流管道中偶极子声源进行计算.     

强力搅拌机搅拌调浆固液混合数值模拟

:利用计算流体力学软件 Fluent对３层错位４５°齿型叶轮强力搅 拌 机 固 液 混 合 过 程 进 行 了 数 值 模 拟 研 究.采 用Euler多相流模型以及kＧε湍流模型对固液混合过程进行数值模拟,分析强力搅拌机调浆工艺过程中的固液混合流场特性以及固体颗粒的分布规律,并对其搅拌性能进行研究与讨论.结果表明:在强力搅拌机调浆过程中,颗粒在流场内部形成较为稳定的循环,各部分颗粒体积分数达到平衡,并形成３层稳定的循环流.当转速分别为２０,４０rad/s时,搅拌机内颗粒体积分数达到不平衡,但是存在一定的浓度差.当转速分别为６０,８０,１００rad/s时,搅拌时间分别为８s、６s、３s,流场内颗粒体积分数相等,消除了浓度差.通过对搅拌扭矩值进行模拟计算以及公式计算,研究不同转速下矿物颗粒粒径对搅拌功率的影响,计算结果表明,搅拌功率随矿物颗粒粒径以及转速的增加而增加,并且转速对搅拌功率的影响更明显.     

浅埋煤层开采固液耦合的数值模拟研究

在前期固液耦合物理模拟的基础上,应用岩石破裂过程渗流与损伤耦合作用分析系统(F-RFPA2D),以大柳塔煤矿20601工作面50 m基岩厚度处为例,固液耦合模拟再现了采动后其上覆岩体破坏的动态发展过程;揭示了采场顶板破断后潜水向工作面溃流规律,松散层厚度和潜水水位对上覆岩层破断规律以及对开采参数的影响;模拟比较直观地得到了采动下岩层裂隙发展及贯通引起的突水过程。