不同安装角重介旋流器内流场的数值模拟

运用了计算流体力学(CFD)的方法,采用混合多相流模型(Mixture)结合雷诺应力模型(RSM)用来描述旋流器内介质的流动以及空气柱的变化,用拉格朗日颗粒追踪模型(LPT)来模拟颗粒的流动状态。在之前研究的基础上,对直径为1000 mm的重介质旋流器(DMC),通过改变其安装角度(-60°~90°)进行气一液一固的多相流动模拟,并分析不同安装角度对重介质旋流器内流场的影响。研究结果表明,安装角度的不同会影响重介质旋流器的分离性能,当安装角度从-60°增加到90°时,操作压力显著减小,密度偏差和溢流分流比都显著增加,通过流场分析得出在安装角度为10°左右时,流场稳定且DMC分选效果更佳。     

动态瓦斯混气装置设计与分析

为了实现低浓度瓦斯与其他气体之间的最佳混合,使气体能够充分燃烧,达到无害化处理的目的,研究开发了动态瓦斯混气装置。介绍了该装置的设计运行原理,并针对动态瓦斯混气装置特性,建立了有限元模型,对其流体力学性能进行仿真模拟。仿真结果表明,该混气装置结构简单,阻力较小,是一种高效的瓦斯气体混气装置。     

基于FLUENT的旋风分离器结构改进数值模拟

旋风分离器的结构影响着其分离效率和压力损失。从分离器的进料口、排气管、筒体长度这3个方面对分离器的结构进行改进,并针对分离器内的气相流动,选择RNGk-双方程湍流方程得到不同结构分离器内气相流场分布。模拟结果表明,选择180°蜗壳双进料口、增加排气管直径、加大排气管插入筒体的长度和增加筒体长度有利于优化分离器的分离性能。     

钻井液固控搅拌系统模拟优化

石油勘探中钻井液的混合效果直接影响钻井的速度和钻探工具的使用寿命。为有效提高钻井液的质量,对钻井液固控仓的搅拌系统进行优化设计。利用数值模拟软件对布置多台搅拌器的方形大固控仓内部流场和安装单台搅拌器并增加挡板的方形小固控仓内部流场进行模拟分析,通过设置多相流模型和湍流模型得到搅拌流场的速率分布、速度矢量分布及相同时间段内固相的浓度分布。结果表明,大固控仓内相邻搅拌器转向相反时可避免搅拌器之间的流动干扰,形成对称的较大的上下旋流,从而提高混合效果;在小固控仓的搅拌器四周布置挡板,可有效扩大搅拌流场的径向旋流区域,减少死角搅拌盲区的固相沉积,扩大轴向旋转区域,形成较大的上下翻转流动,有利于固液混合。模拟优化结果可为改善钻井液固控搅拌系统固液混合效果提供重要的参考依据。     

矿用局部通风机导流降噪装置设计及优化模拟

矿用局部通风机在运转过程中噪音大,入口处风流流动不稳定是造成该问题的主要原因。设计矿用局部通风机的导流降噪装置,利用数值模拟的方法,模拟分析了装置内部安装60°、75°、90°和105°导流板时风机内部风流的流动状态。优化装置模型,对直角弯折处进行倒圆角处理。经过对比分析,结果表明：在矿用局部通风机进口处,增设导流降噪装置,在其内部安装3块90°导流板,对直角弯折处进行倒圆角设计,相比于原模型,可以有效地改善风机风流的速度场和湍动能场的变化状态,减少涡流的出现,使风流更稳定,进而达到导流降噪的目的。     

氮气-细水雾雾化装置效果实验及数值模拟

利用自行设计的矿用氮气-细水雾防灭火装置,对其雾化装置部分进行特殊的设计。采用实验手段分析气液体积流量比对雾化装置雾化效果的影响规律,并在实验结果基础上,利用数值模拟方法对氮气-细水雾雾化装置内部气液两相流之间的相互作用机理及过程进行分析,提出了对雾化装置雾化原理的理论解释。     

中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究

使用计算流体力学软件FLUENT15.0对中心锥上锥段底角为40°、45°、50°、55°水力旋流器进行了数值模拟,通过数值分析研究中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响,并考虑中心锥结构的磨损情况。模拟结果表明:适当的减小上锥段底角能提高分离效率,并改善上锥段的磨损情况,而过小的上锥段底角反而会降低分离效率,加重上锥段的磨损情况,说明中心锥上锥段底角在40°~50°之间存在着一个最佳角度,该角度能够得到较高的分离效率以及较小的磨损。模拟结果也为进一步优化中心锥结构提供了参考。      

超前锚杆安设角度的数值模拟

通过对永华一矿12081顺槽掘进进行数值模拟,研究并确定了合适的锚杆安设角度。对不支护,超前锚杆支护安设角度15°、25°、35°、45°5种方案进行模拟研究,并对超前距离0~1.8m的范围内的支承压力、应力差和竖直方向位移的模拟监测结果进行对比分析。结果表明最合适的安设角度范围为15°~25°。     

动态水力旋流器流场数值模拟研究

动态水力旋流器具有分离效率高、压力损失小、处理量及处理量变化范围大等优点,是近年来研究比较多的除尘和油水分离设备.本文基于计算流体力学原理,利用流体力学FLUENT对中心进料式动态水力旋流器内部流场进行了研究和分析.通过模拟,可以准确地反映流场内部情况,从而对动态水力旋流器的分离效果及其性能进行预测并指导设计旋流器结构,为动态水力旋流器的优化设计提供依据.     

浆液外循环过滤分离费托合成浆态床反应器研究开发

通过对低温浆态床费托合成反应工艺特性和反应器性能要求的分析,为有利于蜡抽出系统的设计和维护、催化剂和反应温度在反应器床层的均匀分布,提出了浆液自行外循环固液分离浆态床反应器设想。通过气速对催化剂颗粒沉降、携带的影响,气体分布器对气含率的影响,浆液自行外循环推动力等因素分析,采用流体动力学、传热模型和宏观费托合成反应动力学模拟计算,确定了浆态床反应器的尺寸,以及进料分布器、内取热列管等内构件结构以及气固分离设备的结构,开发出了应用于低温费托合成外循环浆态反应器。     

基于采空区悬管引流装置的工作面上隅角瓦斯治理研究

为了有效治理工作面上隅角瓦斯超限,结合现场实际情况,运用Fluent数值模拟软件,研究采空区悬管引流装置解决"U"型通风工作面上隅角瓦斯浓度易超限的问题.模拟了上隅角瓦斯积聚规律,优化了上隅角悬管的埋深和负压参数,确定了引流装置的形状尺寸.研究表明,在悬管埋深为3 m、负压为10 kPa的条件下,安装长度为0.4 m、...     

磨料水射流喷头内部流场仿真及聚焦管参数分析

利用fluent软件在稳态、湍流、两相流的条件下对后混合磨料水射流喷头内部流场进行了数值模拟,并对喷头主要几何参数进行了分析。研究表明,聚焦管入口收缩角α越小,越有利于流动,避免了磨料在聚焦管入口处聚集而产生堵塞。聚焦管出口直径越小,磨料出口速度越大,但聚焦管出口直径越小,混合腔内部形成的负压越小,不利于磨料的吸入。聚焦管出口直径应以水喷嘴直径3倍左右为宜。     

燃煤电站直排烟囱二次脱水流场模拟与优化

在燃煤电站湿法脱硫直排烟囱内加装二次脱水装置,可较好地解决烟囱飘雨问题。为分析加装二次脱水装置前后烟囱出口含水率和内部流场的变化,并优化装置结构,使脱水率和运行阻力达到最佳匹配,采用CFD方法对烟囱内部流场进行数值模拟研究。结果表明：加装二次脱水装置后,烟囱出口烟气含水率由111 mg/m3减小到52 mg/m3;运行阻力在允许范围内增大,由195 Pa增大到699 Pa,小于1 200 Pa;烟囱出口速度由17.3 m/s增大到17.6 m/s;烟气沿烟囱内壁螺旋上升,而不再是沿中心区域直线上升;旋流板最佳叶片角度为42°。通过实际和模拟对比分析,验证了二次脱水装置的有效性和最佳叶片角度的可行性,得到烟囱内部流动基本规律和特性曲线。     

自吸气离心浮选机锥体角度对槽内流场影响的数值研究

锥体角度对离心浮选机内部流场具有重要的影响,选定3种锥体角度,利用CFD软件Star CCM+分别对离心浮选机浮选槽内流场进行数值模拟研究。流场计算时,以水为流体介质,并选用非稳态、标准κ-ε湍流模型。计算结果表明:进料管为单排,下筒体锥角为120°时,外筒体所受的压力最大,沿浮选槽内壁的切向速度也最大。模拟结果为有效利用浮选空间,提高浮选效率,优化浮选结构提供依据。     

煤矿瓦斯阻隔爆装置设计及力学分析

针对目前撒布岩粉惰化技术、被动式阻隔爆技术、自动阻隔爆技术的局限性,提出了一种气体反冲式固体阻隔爆装置,该装置可安装在巷道中使用。阐述了该装置的结构形式及工作原理,选取泡沫陶瓷为该装置的固体阻隔爆材料,通过ANSYS有限元分析软件对爆炸发生时阻隔爆装置的受力情况进行模拟分析,得出瓦斯爆炸破坏力对阻隔爆装置影响的大小及变化规律,为进一步改进、优化瓦斯爆炸固体阻隔爆装置的性能、参数提供了理论依据。     

基于数值计算的浮选机内颗粒流动行为研究

浮选机内矿浆动态流动性能研究对于优化浮选机具有重要意义。利用CFD数值模拟方法研究了浮选机内矿浆动态流动特性,并讨论了不同粒径矿石颗粒的分布特点,矿浆的动态流动并未破坏浮选机的循环流场结构,固相颗粒也形成了循环特征流场。单一固相粒径分析表明,随着给矿粒径的增加,浮选机槽底的沉积现象加重。多固相粒径分析表明,浮选机对不同粒级颗粒的提升能力和搅拌混合能力是不同的,为提高粗颗粒的回收能力,需要提高颗粒的提升高度。     

矿用防爆柴油机排气栅栏气流特性的研究

 防爆柴油机排气栅栏是用来熄灭排气系统中易燃气体,降低排气温度的安全装置,但是排气栅栏的安装,却增加了排气系统的阻力,从而影响防爆柴油机的动力性和经济性。本文利用UG软件建立了防爆柴油机排气栅栏的三维几何模型,应用FLUENT软件对排气栅栏内部流场进行了模拟,并对长方管和短方管两种不同结构的排气栅栏进行了对比分析。结果表明,气流流经排气栅栏时,由于进口段与进口方管之间存在截面突变,最大压降位于栅栏段处,进口方管边侧存在低压区,方管边侧的低压区与周围的高压区形成压差,使气流逆向,形成涡流,减弱了栅栏段两侧的压降。长方管排气栅栏可有效降低涡流强度,减小气流损失,提高流场稳定性,从而改善防爆柴油机的排气性能。     

气力提升系统扬固特性试验研究

为探究颗粒对气力提升特性的影响规律, 改变其供给量、粒径以及混合比例, 探讨系统扬固特性, 并采用高速摄像仪捕捉管内混合流体结构及运移特征。结果表明: 颗粒供给量越大, 越有利于提升, 但随供给量不断增大, 提升效果趋于稳定后反而变差; 颗粒粒径越大, 提升所需临界进气量越大, 越不利于提升; 改变颗粒情况不会影响管内的流型结构, 但密集泡状流利于提升; 混合颗粒中大颗粒比例越大, 越不利于提升。故在实际工程应用中, 应针对矿层的固体情况, 作不同调整。     

搅拌桨叶距槽底距离对导流筒稀土搅拌槽搅拌特性的影响分析

搅拌桨叶距槽底距离对导流筒稀土搅拌槽的搅拌特性有着至关重要的影响。为了获取桨叶底距对导流筒稀土搅拌槽搅拌特性影响的规律,以江西赣南某稀土企业容积为10m3导流筒搅拌槽数据为模型,利用Solidworks软件建立了导流筒搅拌槽及搅拌桨三维模型,运用Fluent流体仿真软件对其进行了数据处理,并选取了四组桨叶距槽底距离(450、500、550、600mm)试验数据,以甘油水溶液为载体对导流筒稀土搅拌槽料液混合过程进行了仿真模拟,然后以时均速度分布、速度、力矩和搅拌功率数值等参数作为评价依据,对导流筒搅拌槽该参数下的搅拌特性进行了分析评价,仿真试验结果表明:当搅拌桨叶距槽底距离为550mm时,该导流筒搅拌槽内料液轴向循环能力最强,搅拌槽整体流场分布也最好。随后又在现场进行了不同搅拌桨叶距槽底距离下的搅拌特性试验,将模拟结果与现场试验结果进行了对比验证,验证了现场实验结果与模拟分析结论的高度一致性。现场测定了搅拌桨叶距槽底距离为550mm时搅拌力矩为6.56N·m,搅拌功率为8 239W。研究结果将为导流筒搅拌槽的内部结构设计、安装提供理论和实践参考。     

前混合式磨料水射流喷嘴外流场仿真与实验

通过建立磨料水射流喷嘴有限元模型,对2种不同直径的前混合式磨料水射流的喷嘴外流场进行仿真分析.结果表明,在喷嘴其它几何条件相同的情况下,出口直径对喷嘴的出口速度影响比较大,出口直径越大,出口速度越小;在一定程度上将混合管适当地加长,可以提高磨料射流在喷嘴出口处的速度;磨料水射流最佳的切割距离为喷嘴出口直径的2.0～5.0倍.磨料水射流切割靶体实验结果与靶体冲击仿真结果基本吻合.