水力旋流器的结构参数及工艺参数与流场规律的关系

用粒子动态分析仪作测试工具,在改变水力旋流器的结构参数和工艺参数的情况下,对水力旋流器内固粒运动规律进行了测定,并探讨了水力旋流器的结构参数及工艺参数对固粒运动规律的影响。     

新型水力分级旋流器的结构设计与原理分析

针对目前水力旋流器分级效果差等问题,对其分级原理以及颗粒运动进行了详细分析研究,然后对新型水力分级旋流器结构进行了结构设计,其主要结构参数包含旋流器直径、进口、溢流口及底流口直径、筒体高度。这为之后水力旋流器的进一步研究提供了理论基础。     

结构参数对水力旋流器分离性能的影响

采用雷诺应力模型对水力旋流器内水相流场进行了数值模拟,在此基础上利用颗粒随机轨道模型模拟泥沙颗粒相,在模型中考虑了颗粒由于湍流脉动而引起的扩散。并讨论了水力旋流器溢流管、底流管、筒体和锥角等结构参数对颗粒分离效率和压力降的影响。计算结果表明,不同结构参数的水力旋流器的颗粒分离效率和压力降有较大差别,在实际应用中,应根据不同要求选择合适参数的水力旋流器。     

水力提升管道内两相流运动的运动学仿真计算

为研究水力提升系统中固液两相流的运动规律,提高管道水力输送的安全性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,通过对大颗粒在水力提升管道中的运动进行受力分析,得出其动力学方程,利用Gambit软件生成三维提升管道模型,并利用Fluent软件对在管道中的两相流流动进行了数值模拟。得出了两相流流场的速度分布规律以及颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参数;研究发现两相流流速沿管径呈梯度分布,大颗粒的轴向速度沿直径基本呈抛物线分布,径向速度沿管径基本保持正态分布。     

固液分离用水力旋流器性能的影响因素

详尽地分析了影响固液分离用水力旋流器性能的因素；并根据各因素对其性能的影响规律，为固液分离用水力旋流器的参数设计提供了有效的指导.     

水力旋流器内固体颗粒的沉降

水力旋流器内固体颗粒的离心沉降是一种复杂的两相流行为。从分析固液体系的相互作用，分别讨论了颗粒的自由沉降、干涉沉降问题，提出了高浓度下水力旋流器内颗粒之间的几种碰撞模式，阐述了旋流器内颗粒沉降的特殊性及其与旋注器工作和旋流器结构间的可能联系，并指出了离降本身有待深入研究的若干问题。     

一种铁矿磨矿分级旋流器的研究

针对目前我国铁矿厂中常用的水力分级设备存在分级效率低的弊端,设计了一种依靠固相颗粒预分级来提高分级效率的旋流器。深入分析了该旋流器的分级原理及其影响因素,并利用软件模拟对其内部的运动情况进行了数值模拟研究,分析了其速度、压力和密度场的分布规律。通过理论研究与计算流体动力学分析充分说明了该种旋流器的效率高、精度高、理能力大、节能效果好,且适用于铁矿磨矿分级,完全可以满足当前铁矿市场的发展需求,应用前景更为广阔。     

电石渣提纯用水力旋流器的设计及优化

根据电石渣颗粒不同粒径范围内Ca(OH)2的含量,确定分离目标粒径和水力旋流器的结构尺寸。利用FLUENT软件中的多相流模型和离散相模型进行流场和颗粒运动的仿真,验证水力旋流器提纯电石渣的可行性,并对水力旋流器的结构进行优化。结果表明,利用水力旋流器对电石渣颗粒进行提纯具有一定的效果;通过对水力旋流器的结构进行的优化,增加了环形齿和中心柱,使其具有更好的分离性能。     

水力旋流器生产能力的计算

本文扼要论述了组合涡运动流体沿径向的压力分布规律,根据旋转运动流体从周边到最大切线速度轨迹而具有最大压力降的特点,导出水力旋流器生产能力计算公式,并用生产实践进行了验证。     

重介质旋流器颗粒运动特性分析及数值模拟

针对重介质旋流器内部颗粒复杂的受力情况,给合多相流和离散物料的研究成果对颗粒在旋流器中的受力情况进行了理论分析,基于重介质旋流器内部流场在径向和轴向分布差异,分析推导出颗粒在轴向和径向运动微分方程。并借助流体力学软件和离散分析软件耦合的方法对重介质旋流器中颗粒的运动轨迹进行数值模拟,获得了颗粒的运动特性。     

Multiphase modelling of hydrocyclones – prediction of cut-size

A comprehensive multiphase model of cyclone separators using Computational Fluid Dynamics is under development. The model is capable of predicting velocity profiles, flow splits, air core position and efficiency curves in classifying hydrocyclones. The model approach uses the Mixture model with the granular options and large eddy simulation (LES) to resolve the turbulent mixing of the particles. Multiphase simulations of Hsieh’s [Hsieh, K.T., 1988. A phenomenological model of the hydrocyclone, Ph.D. thesis, University of Utah] data show a very good prediction of the cyclone efficiency curve. Whilst further model development is needed, the approach is showing promise as a cyclone design tool.     

基于CG VOF-DEM和CG Mixture-DEM模型的水力旋流器多相流数值模拟

针对水力旋流器进料固体颗粒的分离过程内部流场复杂,颗粒运动规律难以掌握的问题.基于颗粒动力学理论并引入粗颗粒(CG)概念,提出了两种数值模型来对水力旋流器中的多相流进行建模:一种是将多相流(VOF)模型与离散元法(DEM)结合起来的CG VOF-DEM模型;另一种是将混合(Mixture)模型和DEM模型结合起来的CG...     

Flow conditions in the air core of the hydrocyclone

The geometry and movement of the air core are sensitive indicators of the operational state of hydrocyclones. Therefore, an increased knowledge of the air core behaviour is desirable.Measurements of the air-core diameter in transparent hydrocyclones operated with a suspension of glass spheres are presented. The experiments indicate the dependencies between feed-solids content, air-core diameter, and spray angle of the underflow.Additionally, the air flow inside the air core in a transparent 50 mm water cyclone was experimentally investigated. Visualization techniques show the whirling motion of the air-core flow that is driven by the rotating liquid boundary of the air core. The radial distribution of the tangential air velocity was determined. The mean axial air velocity was shown to be dependent on the pressure drop and the hydrocyclone geometry. At the overflow discharge the air core is dispersed, and forms an aero suspension.Thus, the paper presents new aspects of the complex multi-phase flow in the hydrocyclone considering the gaseous phase.     

水力旋流器内部流场及分选过程的研究进展

论述了水力旋流器内部流场特性研究的发展历程及研究现状。详细介绍了数值试验方法在旋流器模型建立、内部流场特性描述、颗粒在其流场中的分离过程以及旋流器结构参数优化设计等方面的应用。在此基础上,提出了今后的研究方向与重点,即对于轴向零速包络面（LZVV）及空气柱的特性仍需进一步研究;在高浓度矿浆中,颗粒形状及颗粒与颗粒、颗粒与流体、颗粒与器壁之间相互作用对分离效率的影响仍是下一个时期的研究重点。     

平底结构对水力旋流器流场特性及分离性能影响

基于数值模拟对比了渐缩平底旋流器与复合锥角旋流器流场特性,探究平底结构对水力旋流器流场的影响。结果表明,两种水力旋流器压强分布和切向速度分布基本一致,而空气柱附近压强梯度存在差异;渐缩平底旋流器溢流管下方湍流强度较低而底流口附近则相反;渐缩平底旋流器柱-锥交界面的空气柱附近轴向速度较高,导致其分流比较低。实验室旋流分离试验结果表明,平底结构能有效抑制溢流跑粗和底流夹细现象,显著提高分级效率,改善水力旋流器分离性能。     

双溢流管旋流器分离性能的数值模拟与试验研究

针对普通溢流管旋流器难以得到细粒径、窄粒级产品等难题,提出一种双溢流管旋流器,利用CFD数值模拟软件,对比分析普通旋流器和双溢流管旋流器内部流场和分离性能。模拟结果表明:双溢流管旋流器内流体的切向速度增大,轴向速度和径向速度减小,分离得到的内溢流产品明显细于普通溢流。试验结果表明,对中位粒径为39.8μm的进料,经双溢流管旋流器一次分级后得到中位粒径分别为61μm、16μm和24μm的3种窄粒级产品,针对-45μm颗粒,双溢流管旋流器的综合分级效率较普通旋流器提高了1.26%,分级效果更好。     

磨料射流喷嘴外流场磨料速度模型及分析

喷嘴外流场磨料速度是建立磨料射流冲蚀深度模型的重要前提,以磨料射流喷嘴外流场磨料为研究对象,以固液两相流理论为基础,建立了磨料射流喷嘴外流场磨料速度模型,基于位移等分法和迭代算法求解了该速度模型,利用PIV实验进行验证,实测值与理论值的平均百分比误差在5%之内。并利用该速度模型得到了磨料射流喷嘴外流场磨料运动规律:(1)磨料颗粒流在喷嘴外流场的流动具有扩散性;(2)磨料颗粒沿射流轴向运动时,大多经历了一个先加速后减速的过程,只是加速距离有所差异;(3)初始段内相同轴向距离的射流横截面上,位于等速核区域内的磨料速度相同,随后磨料速度从等速核边界朝射流边界方向逐渐减小;初始段末端及基本段内相同轴向距离的射流横截面上,磨料速度沿射流径向的分布完全呈现出钟形速度分布。     

突出煤-瓦斯在巷道内的运移规律

以煤与瓦斯突出过程中煤-瓦斯两相流为研究对象,利用自主研发的煤与瓦斯突出动力效应模拟试验装置进行了巷道中突出煤-瓦斯两相流试验研究,通过试验观察将煤颗粒的运动过程分为加速、平衡减速及沉降等运动阶段,并综合运用固体颗粒在气流中的悬浮运动机理和能量守恒定律,建立了一维情况下突出煤在巷道中的运移数学模型。通过模型计算分析得到,突出煤颗粒运移距离随初始气流速度的增大呈增大趋势,随颗粒粒径的分布规律由于其符合的流动状态不同而不同。     

气力提升管三相流中气相状态对固相运动影响

钻孔水力开采中利用气力提升系统对地下矿浆进行提升时,气体状态(气相值的大小及其运动特性)对矿浆中矿石的运动及其提升效率将会产生重要影响。基于三相流理论和气泡动力学理论建立了提升管中固相运动速度模型,以陶瓷球形颗粒模拟矿石,利用自行设计的小型气力提升系统实验研究不同运行参数(气量值、淹没率)对颗粒提升量的影响,采用高速摄像技术获取不同气量值下管内气-液-固三相流运动图像序列,通过图像处理技术分析气相对固相运动的影响机理并与实验结果相佐证。结果表明:不同气量值下,气泡对颗粒的作用程度及作用形式并不相同;当气量值较小时,液体对颗粒运动影响较大,此时颗粒数量少、速度低且多随气-液混合相沿管壁位置提升;随气量值的增加,气泡对颗粒及液体提升作用明显,固-液混合相浓度及提升速度均趋于最大值并整体向管芯运动,相对于管壁,管芯处颗粒提升速度较大,此时管内整体呈不规则螺旋上升;持续增加进气量,气体流速过高,管内紊动加强,颗粒非连续提升且固-液混合相浓度显著降低。与淹没率相比,气量值的变化对管内固相运动的影响更为显著。实验结果与理论分析吻合较好,对钻孔水力开采工程应用具有指导意义。     

锥角对水力旋流器流场及分离性能影响的数值试验研究

为了考察锥角对水力旋流器内部流场和分离性能的影响，针对实验室[?]50 mm水力旋流器，采用Fluent软件中RSM湍流模型、VOF和Mixture多相流模型进行了系统的数值试验研究。流场模拟结果表明，在相同操作条件下，增大锥角，空气柱直径增大，湍流强度增加，压强和压强梯度均明显增加，从而导致整体能耗增加；切向速度随锥角增大明显升高，轴向速度变化不大，但LZVV逐渐向器壁移动，分流比逐渐降低。颗粒分离模拟结果表明，增大锥角会导致分离粒度增加，各粒级分离效率降低；小锥角容易造成“底流夹细”现象，大锥角容易引起“溢流跑粗”现象。研究结果为水力旋流器锥体的结构选择和设计提供了参考。