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。     

垂直提升管道中粗颗粒滑移速度试验研究

为了研究粗颗粒在深海采矿管道系统中的滑移速度, 采用粒子图像测速法对粒径为10 mm, 30 mm, 50 mm的锰结核、富钴结壳、多金属硫化物和模拟结核颗粒在垂直提升管道中的滑移速度进行了研究。试验结果表明, 粗颗粒矿石在提升管道中的滑移速度随颗粒形状系数、颗粒粒径和颗粒密度增加而增加, 随水流速度增加而减小。得到了粗颗粒矿石滑移速度计算公式, 计算结果与试验实测数据吻合较好, 对提升管道水力输送系统机理研究有一定参考价值。     

垂直管道中固体颗粒运动轨迹研究

固体颗粒在垂直管道中的运动是非常复杂的物理过程,对微元体进行受力分析,建立了垂直管道中固体颗粒模型,并用高速摄影仪对颗粒的上升阶段和悬浮阶段进行图像捕捉,得到了固体颗粒的运动轨迹,以此对颗粒运动规律进行了探索。     

深海粗颗粒矿石垂直管道水力提升技术

全面论述了近30年来国内外深海采矿垂直管道水力提升技术的发展和研究现状, 对十几个国家深海采矿垂直管道水力提升系统进行了描述和分析, 重点介绍了我国深海采矿垂直管道水力提升技术的研究成果。从管道输送安全角度考虑, 论述了垂直管道堵塞的关键问题和解决措施, 可为我国深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等金属矿产资源垂直管道水力提升技术的研究提供参考。     

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。     

粗颗粒物料在垂直管流中的滞留效应

颗粒滞留效应，将导致在垂直管流中物料的当地浓度大于输送浓度。采用快速摄影技术测量了粗颗粒在垂直管流中的滑移速度，并利用流态化试验探讨了不规则形状颗粒的拖曳力系数以及颗粒群在上升流中滑移速度的变化规律。结合理论分析给出了当地浓度的估算公式，并得到了实验数据的验证。     

深海采矿扬矿泵内固体颗粒运动特性数值模拟

针对深海采矿输送系统中扬矿泵易堵塞和磨损等问题,采用标准κ-ε湍流模型求解扬矿泵内流场,并运用离散相模型模拟颗粒流动轨迹,研究了颗粒粒径、导叶进口安放角、导叶数量对扬矿泵堵塞及磨损特性的影响。结果表明,总体上,颗粒在导叶1区与前盖板碰撞次数最多,对导叶前盖板磨损严重;在3、4区与压力面碰撞次数最多,颗粒与导叶碰撞主要起到改变颗粒运动轨迹的作用,对3、4区的导叶压力面的磨损并不严重。随着粒径增大,平均过导叶时间和碰撞次数呈增加趋势,且增加了颗粒与吸力面碰撞的可能性。随着导叶进口安放角增大,平均碰撞次数和平均过导叶时间均随之增加,颗粒与压力面碰撞区域越靠近导叶进口处,对压力面进口造成的磨损越严重。随着导叶数量增加,过导叶时间有减小的趋势;颗粒与导叶压力面碰撞位置向导叶中部移动,对压力面的磨损程度较轻。     

粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内流动状态试验研究

为研究粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内的流动状态,在实验室建立了2套试验系统,对提升硬管底部Y型结构和U型结构开展了粗颗粒提升输送性能试验研究,分析了粗颗粒提升速度和输送浓度对流动状态的影响,观察了2种管道结构下粗颗粒的堵塞状态。结果表明,Y型结构的输送状态优于U型结构。该研究结果可为深海采矿系统中提升硬管底部管道结构设计提供试验验证基础。     

深海粗颗粒矿石浮游速度的试验研究

以单颗粒沉降运动为研究基础, 采用高速摄影技术对锰结核、富钴结壳、多金属硫化物及模拟结核粗颗粒矿石进行了浮游速度试验研究, 得到了粗颗粒矿石单颗粒和群体颗粒浮游速度计算公式, 计算结果与试验实测数据吻合较好, 对垂直管道水力输送系统参数设计和正常运行有一定参考价值。     

我国矿浆管道输送技术水平与挑战

介绍了近年来国内矿浆管道工程理论研究和管道技术的应用水平及最新进展, 总结了我国矿浆管道技术发展中存在的主要困难和挑战, 展望了未来矿浆管道发展趋势。     

基于IPP图像软件的管流中粗颗粒运动信息提取方法研究

运用大功率激光光源和Nikon D810单反相机进行了管道水力输送模拟试验, 并以试验中得到的管道断面图像为研究对象, 详细介绍了基于图像软件Image-Pro Plus(IPP)的管道断面颗粒提取方法, 并以5张图像的处理结果对此方法进行验证。结果表明, 提取出的颗粒数量平均误差小于5%, 说明该种分析方法能准确地将目标颗粒提取并呈现出来, 是一种具有代表性的、可操作的管道断面颗粒图像处理方法。     

适用于粗颗粒选别的浮选机叶轮动力学研究

粗颗粒矿物的浮选既要满足使矿物充分悬浮的强搅拌力要求,又要满足附着在矿化气泡上的矿物颗粒在强搅拌力作用下不致于脱落的要求。本文搭建了实验室动力学测试系统,研究了一种适用于粗颗粒矿物浮选的叶轮所需的流体动力学条件,在清水状态下测定了新型叶轮在浮选槽内各个流体动力学区域的流速,并与普通KYF叶轮进行对比分析,文中最后对新型叶轮在浮选槽内的浮选动力学进行了测试。通过研究表明新型叶轮在和普通KYF叶轮同一转速条件下能有效提高粗颗粒的输送高度,而其能耗却增幅较小,新型叶轮的空气分散度在1.5～2.5。     

颗粒粒径对深海采矿矿浆泵性能的影响

为掌握矿浆泵内部颗粒的运动规律,考虑颗粒的体积效应和相内碰撞效应,应用CFD?DEM耦合算法,对扬矿模型泵内的粗颗粒?海水两相流实施了双向耦合非定常流动计算,分析了不同粒径的颗粒在矿浆泵内的空间分布和运动特征.研究结果表明:采用两相耦合的求解方式可以较好地模拟矿浆泵内的两相流场特性;流动域内颗粒浓度略高于管线平均值,叶...