粗骨料高浓度充填料浆的管道输送模拟及试验

为了研究粗骨料高浓度充填料浆管道自流输送问题,根据金川矿区的实际充填管路利用Gambit建立三维管道模型,依据料浆自身的特点以及结构流理论,在Fluent(3D)求解器中进行数值模拟。通过对不同浓度及不同流量情况下管道阻力损失的分析以及对弯管处压力的分析,获得在满足强度和高浓度的前提下的最佳料浆输送浓度为78%~79%,最佳流速为90 m3/h。同时,通过坍落度试验以及工业试验对数值模拟的结果进行验证。结果表明,粗骨料高浓度料浆管道输送模拟是可行的,研究结果为矿山应用粗骨料高浓度充填提供了理论依据。     

废石−风砂高浓度料浆管道输送数值模拟及管输阻力新模型

为研究废石?风砂高浓度充填料浆自流输送管道输送特性,将矿山实际充填管路进行还原,应用FLUENT软件进行输送模拟研究。结果表明:充填料浆在管道的管径方向有明显的速度梯度;随料浆流速的增大,料浆的输送沿程阻力损失基本呈线性增大;质量浓度对管输阻力的影响非常大,在充填料浆质量浓度相差2%左右时,管道单位长度的阻力损失会相差20%~30%。通过对不同骨料比的充填料浆进行数值模拟,可知废石风砂质量比为6:4的浆体稳定性和流动性相对较好,更有利于管道输送。建立了管输阻力新模型,并通过工业试验对模型进行检验,验证了新的管输阻力模型的可靠性,研究结果为该矿选取充填系统的运行参数提供了重要依据。     

深井似膏体充填管道的输送特性

基于某金属矿深井开采充填料浆管道输送系统运行的工程实例,对充填料浆管道输送的动力学过程进行模拟分析。采用GAMBIT软件建立超深、超长似膏体管道输送二维动态模型,并在此基础上运用FLUENT双精度解算器进行分离隐式模拟。结果表明:管道输送的阻力损失值小于重力产生的压力,可以实现自流输送;充填料浆在自流输送和工作流速为3.4 m/s的条件下,在弯管处得到最大速度为3.94 m/s,水平段最大速度为3.74 m/s,均满足稳定性要求。通过残差曲线监测所有相关变量的完整数据,证明模拟结果可靠,由此分析得出充填料浆管道输送系统安全可靠。     

废石-尾砂高浓度料浆管道输送特性模拟

废石-尾砂高浓度充填是解决矿山废尾排放的最有效途径,也是实现绿色采矿的主体支撑技术之一。管道输送特性作为高浓度料浆管道输送的核心内容具有重要的研究意义。本文将矿山实际充填管路进行还原,应用Fluent软件进行输送模拟研究,重点以速度、质量浓度对管道自流输送特性及弯管部位的影响进行分析。结果表明:随着速度的增加,管道的阻力损失呈指数增长,弯管底部受到的压力最大。当料浆速度达到2.8 m/s,料浆浓度为85%时,浆料无法自流;当料浆速度超过3.0 m/s时,阻力损失增长变快;当料浆速度达到3.2 m/s,料浆浓度达到84%时,浆料无法自流,也会出现滞留现象,造成堵管。适合高浓度管道自流输送的料浆浓度为83%～84%。通过半工业实验及矿山实际阻力监测,验证了数值模拟结果的可靠性。     

海底开采高倍线强阻力充填料浆的输送

为解决三山岛金矿充填料浆管道输送过程中存在的高浓度、高倍线、强阻力等技术难题,对三山岛金矿充填料浆展开环管试验,研究高倍线强阻力条件下高浓度充填料浆的管道输送特性。通过测出不同灰沙比条件下不同质量浓度的充填料浆在不同输送速度下的压力损失以及不同停顿时间再次泵送时的启动阻力,得到充填料浆的流变特性。在充填料浆沉降实验和环管试验的基础上,结合非线性牛顿体管道输送理论和计算机流体动态数值分析方法对充填料浆的输送阻力和速度分布进行计算。结果表明:三山岛金矿充填系统采用内径为125 mm的陶瓷复合钢管作为输送管道,灰砂比1:4,质量浓度为72%~78%的充填料浆输送阻力低于5 MPa;随着料浆浓度的提高,其流变模型由屈服伪塑性体逐渐向宾汉体转变;灰砂比为1:10、质量分数为72%的充填料浆输送阻力大于9 MPa,料浆具有典型的固液二相流特征。     

泡沫砂浆W型管长距离输送特性的CFD模拟

针对泡沫砂浆三相流管道输送特性研究问题,以国内某铅锌矿为研究对象,运用计算流体力学(CFD)技术建立泡沫砂浆W型管长距离管道输送性能研究3D数值分析模型。在室内塌落度和流变特性试验的基础上,对不同配比及不同充填能力料浆输送中管道和弯管处压力、速度进行CFD模拟分析。结果表明:泡沫砂浆三相流可有效降低管道输送阻力,较普通两相流充填砂浆具有更好的流动性;通过弯管处压力、速度模拟可得,管道内压力、速度最大值点由管道中心线向管道内下侧方偏移,弯管处最大速度3.8 m/s,满足稳定性要求;当气泡率为10%、灰砂比为1:6、质量分数为72%、流量为60 m~3/h时管道阻力最小为2.33 MPa,弯管处阻力最小为3.22 kPa,满足自流输送要求,为最佳配比方案。CFD技术能够为管道输送研究提供直观准确的依据,在流体流变特性和降阻方法创新方面还有更为广阔的应用空间。     

含硫高黏性三相流态充填浆体管道输送性能

为解决新桥矿含硫全尾砂浆体黏度大、易结块以及管道输送性能差的问题,将发泡技术引入全尾砂胶结充填配浆实验中,研究灰砂比、质量分数和气泡率的变化对浆体流变性能的影响。基于Fluent的充填管道输送流速和压力变化模拟,对三相流态充填体的输送性能进行分析。结果表明:灰砂比为1:6、质量分数为72%、气泡率为20%时,三相流态充填浆体较同配比不含气泡的两相流态浆体泌水率降低29%,黏度降低17%,管道沿程阻力降低25%。气相成分的加入在降低含硫高黏性充填浆体的剪切应力和塑性黏度以及改善其管道输送性能和提升管道输送效率方面具有显著的优越性。     

膏体料浆管道输送中粗颗粒迁移的影响因素分析

含粗骨料的膏体充填料浆在管道输送时存在粗颗粒沉降堵管和管壁磨损严重的问题,但常规的管道输送实验方法难以获得粗颗粒在管道截面上径向迁移的影响因素。以颗粒在黏塑性流体中的运动规律为基础,结合膏体充填工艺的实际情况,采用数值模拟研究膏体料浆流变参数对粗颗粒迁移的影响。针对实际生产中管道直径与粗骨料颗粒直径之比λ相对较小,在颗粒-流体耦合分析时可将粗骨料颗粒视为宏观颗粒,采用宏观颗粒模型(MPM)进行数值模拟。以Bingham流体的无量纲数,即塑性黏度雷诺数Rep、宾汉姆数Bi为定量评价指标,分析充填料浆的屈服应力、塑性黏度对粗骨料颗粒迁移的影响。结果表明,对于剪切流动区域内的粗骨料颗粒,其径向迁移量与屈服应力值和宾汉姆数Bi呈反比、与塑性黏度值呈正比,在一定的黏性效应下与塑性黏度雷诺数Rep呈正比。     

消失模铸造泡沫珠粒射料充填过程的三维数值模拟

建立了欧拉/拉格朗日离散颗粒模型,采用数值模拟方法,研究了消失模铸造泡沫珠粒射料充填过程中稠密气固两相流动的流体动力特性,并将数值模拟结果与试验结果进行对比,表明该方法可以有效地模拟射料充填过程中泡沫珠粒的运动.     

水化反应和温度对新鲜胶结尾砂充填料浆流变特性的耦合效应(英文)

新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合作用下充填料浆流变特性的演化规律。在实验室通过试验研究了料浆的流变行为,并将试验结果与模拟结果进行对比来验证模型的有效性。在不同的条件(料浆的初始温度、灰砂比、水灰比)下,利用所建立的模型对水化反应和温度耦合效应下的料浆流变规律进行模拟研究。研究结果有助于更好地理解胶结尾砂充填料浆的流变性。     

基于CFD-DEM的盾构泥浆管道排渣特性参数影响规律研究

盾构用泥水循环系统排渣时,其排渣特性直接影响排渣效率,进而影响盾构的施工效率。针对实际工程施工中,泥浆管道的排渣过程不能直接观察,内部泥浆和岩渣的运动规律也不明确的问题,以广州地铁7号线三模式盾构地铁隧道施工为背景,采用CFD-DEM耦合方法建立管道泥浆和岩渣耦合的数值仿真模型,通过单因素影响实验方法,分析泥浆流速、密度、黏度及管道直径等泥水循环系统关键参数对泥浆管道排渣特性的影响规律。结果表明：岩渣颗粒在管道中的运动形态大部分为在管道底部做推移运动,经过弯管部分时会对弯管外侧造成冲击,泥浆经过弯管时在内弯管处流速增大;随着泥浆流速、泥浆黏度的增加与管道直径的减小,泥浆压力损失以二次方的形式增加,泥浆压力损失随着泥浆密度的增加而线性增加。     

基于AMESim的脉动灌浆系统建模与特性分析

为了了解脉动灌浆系统的力学特性以及压力等参数的控制特性,通过对脉动灌浆系统组成和工作原理进行分析,基于AMESim仿真平台建立了脉动灌浆系统仿真模型。为了验证模型的正确性,将施工现场监测的输浆管道压力和流量数据与仿真模型的输出数据进行比较。结果表明：该仿真模型能够较为准确地模拟系统的动态曲线变化规律,压力及流量的平均相对误差分别为6.4%、7.6%,验证了模型的正确性。根据灌浆条件的变化,通过仿真模型分析,得到了不同的泵送频率、浆液黏度、管道长度等条件下的浆液管道内压力和流量特性的变化曲线。     

某管路分离机构稳态数值模拟与试验

为了研究管路分离机构在稳态流动状态下的流阻和液动力,运用Fluent软件对分离机构内部流场进行数值模拟研究,并使用试验对模拟结果进行验证。建立管路分离机构以及考虑压缩弹簧的流域物理模型,通过分离机构的压力、速度矢量和湍动能的分布情况,分析了介质在插头与插座之间合理的流动方向;在此基础上详细研究了插头在不同入口速度下的特性流阻。分析结果表明:流体介质从插座流向插头的流动方式较为合理;插头的流阻特性随流体入口速度的增加而不断变大,且增加的速率在逐渐加快。最后对插头的流阻特性情况进行了试验,其试验值与数值模拟值的误差在5%以内,说明该数值模拟结果正确反映了管路分离机构内部的流程特性,为确定流体的入口速度以及机构的优化方案提供了参考。     

基于BP神经网络的浆体管道输送系统故障诊断

在浆体管道输送系统中,受设备成本、安装难度等因素的限制,往往安装的测量仪表较少,从而导致可测变量偏少,且变量之间存在非线性关系,难以建立精确的数学模型,给故障诊断带来很大困难。通过MATLAB神经网络工具箱构建BP神经网络,利用离线数据对网络进行训练,将训练好的BP网络应用到浆体管道输送系统故障诊断中,有效地实现了两种典型故障的诊断。     

承压输油液压管路振动实验研究

采用模拟及实验的方法研究承压输油液压管路在管内速度、压力变化时的频率响应特性。在承压输油液压管路振动模拟实验台上进行实验,采用某EVM 8振动监测分析系统。该系统采用嵌入式系统内核、高采样率高精度A/D模块、自适应放大电路、信号频率自动追踪和基于CPLD的自动跟踪抗混滤波器,具有较高的测试精度。通过实验,得到输油管路的振动固有频率。根据计算结果分析液压输油管路内的液压油流速、压力变化对输油管路固有频率的影响。对输油管路内不同流速、压力条件下的频率响应特性进行分析,结果表明：当输油管路内压力不变时,管路的各阶固有响应频率随着流体流动速度的提高而降低;当流动速度不变时,管路的各阶固有响应频率随压力的提高而增加。     

Numerical simulation of die filling behavior of AZ91D in the semisolid process

In this work, numerical simulation of the die filling and solidification process of AZ91D semisolid alloy was investigated to produce a thin walled connecting rod demanding a high dimensional precision. The Carreau viscosity model was implemented to simulate the flow behavior of semisolid slurry during the filling. The fitted constants for the Carreau model were used to verify the simulation results. The predicted results from this model were in good agreement with the experimental results. Then the verified Carreau model was designed to predict die filling, casting defects and casting process. It was found that the predicted results had a good correlation with those in the experiment. The optimum parameters were obtained with a slurry temperature of 590 ℃, a die temperature of 250 ℃ and an injection velocity of 2 m/s.     

阻尼冷管法制备半固态浆料过程的数值模拟与参数优化

介绍了一种制备半固态浆料的新工艺———阻尼冷管法(DCT),利用流体分析软件FLOW3D对AZ91D镁合金在阻尼冷管中的制备过程进行三维数值模拟,获得了制备半固态浆料过程中金属的流动规律,并得出了压头高度、楔形形状及缝隙大小对合金熔体流动及制备出的半固态浆料均匀程度的影响规律,从而为DCT模具的设计及工艺参数的优化提供有效的理论指导。     

瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀模型的ANSYS仿真

为探讨埋地金属管道腐蚀后瞬变电磁场响应,采用二维有限元数值模拟方法研究了不同壁厚埋地金属管道对瞬变电磁场的影响规律;利用ANSYS有限元仿真软件对模型进行了分析计算,考察瞬变电磁场对不同壁厚埋地金属管道的分辨能力。结果表明：埋地金属管道管壁越厚,磁场越强,且随时间增加管壁上磁场强度逐渐减弱;管道壁厚不同时,磁场强度曲线尾支明显分离;瞬变电磁法能有效检测埋地金属管道腐蚀程度并对其进行失效评价。     

卧式前轴伸泵装置流道三维流动及水力损失

采用数值计算方法对卧式前轴伸泵装置的三维流场及水力性能进行了初步研究,获得了设计流量时进、出水流道的流场图以及水力损失值.同时,还采用透明流道模型试验的方法,分别对卧式前轴伸泵装置进、出水流道数值计算的结果进行了试验验证.研究结果表明:卧式前轴伸泵装置进、出水流道内的流态,数值计算的结果与试验结果一致,进水流道内的水流仅在泵轴后有很小范围的局部旋涡,进水流道出口断面的流速均匀度为96.9%;出水流道进口的水流具有一定环量,水流呈螺旋状流入流道,流道外侧的流速较大,流道中心附近流速较小.进、出水流道水力损失值,数值计算值分别为0.142 m和0.163 m,流道模型试验值为0.137 m和0.168 m,两者非常接近.该泵装置在低扬程泵站具有一定的应用前景.