KYZ—B浮选柱气液两相流数值模拟与试验研究

为了研究浮选柱柱体高度的有效使用情况,采用计算流体力学(CFD)数值模拟软件CFX对充气后浮选柱不同高度截面上气相在液相中的分散情况进行了数值模拟。设计了浮选柱试验系统进行气液两相流试验对数值模拟结果进行验证,通过对比数值模拟与试验结果可知,两者基本吻合。     

旋流-静态浮选柱管流段的两相流数值模拟

对旋流-静态微泡浮选柱的管流段进行了三维气液两相数值计算,并对其长度进行了优化,计算结果和工业试验的结果一致。结果表明：欧拉多相流模型可以较为准确地计算管流段的 气-液 两相流动;鉴于管流段的细粒级入料特性,使用紊流动能k来定性地评价此单元在不同长度下矿化效果的方法是可行的;管长不影响紊流动能k的极大值,总紊流动能值和管长成对数关系,前期增长幅度较大,延长至一定长度后紊流动能增加不明显,对研究对象管长取2.5 m较为合适。在铝土矿浮选的工业试验中,管段长度从0.3 m延长至2.5 m后,氧化铝的回收率提高了2.79%。     

气泡发生器喷嘴的改进及两相流数值模拟研究

为了提高浮选效果,对气泡发生器的喷嘴进行了改进,加入了螺旋叶片并利用VOF多相流模型进行了数值模拟计算,得到了速度、压力和湍动能等流场分布规律图,结果表明,有螺旋叶片喷嘴的气泡发生器具有更好的性能,大大提高了矿浆中的气泡矿化效果。     

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。     

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。     

浮选机内气液两相流数值模拟

基于群体平衡理论和CFD数值计算方法,考虑不同尺寸气泡及气泡间聚并与破碎,建立了气液两相流的CFD-PBM耦合模型。应用该模型和Fluent软件对某铝厂的KYFⅡ-40型机械搅拌充气式浮选机内的矿浆-气泡两相流进行数值模拟,获得了其两相流场、气含率和气泡尺寸分布等信息。模拟结果表明,在生产工艺条件下,浮选机内的流体在转子带动下形成上下两个循环流场;气含率保持在0.1左右,壁面附近及循环流场的中心处气含率偏高,并沿气液混合区向气液分离区减少;气液混合区的气泡变化以破碎为主,气泡较小,分离区的气泡变化以聚并为主,且气泡尺寸逐渐增大;气泡尺寸总体上呈多峰分布,其主峰对应的气泡直径位于3~4mm之间,有利于提高浮选生产效率。     

KYZ-B浮选柱发泡器喷嘴流体动力学数值模拟

从设计角度出发.将计算流体力学(CFD)数值模拟软件CFX应用于KYZ-B型浮选柱发泡器喷嘴流体动力学的研究.对喷嘴内气体流动状态进行了数值模拟.通过分析计算结果中流体流动速度场特征,预测出喷嘴内气体超声速流动比低速流动更有利于提高发泡器的充气性能。     

基于FLUENT的浮选柱旋流分选结构数值模拟

为了保障大型工业应用旋流-静态微泡浮选柱的旋流分选效果,设计了多旋流分选结构来代替原先的单旋流分选结构,利用FLUENT软件对这2种旋流分选结构进行的数值模拟和对比分析表明,多旋流分选结构入料横截面与中心纵剖面的速度都明显高于单旋流结构,因而其中的旋流力场和矿物浮选速度也大于单旋流结构;多旋流分选结构浮选柱内部的湍流强度明显高于单旋流结构浮选柱,所以多旋流结构更有利于强化气泡矿化效果,提高微细矿物的分选指标。     

低阶煤气水两相渗流特征的数值模拟研究

以海拉尔盆地伊敏低阶煤为研究对象,建立了考虑煤体三维变形的煤储层气水两相流模型,运用COMSOL软件得到了与伊敏煤样气驱水实验结果吻合的气、水流量和进口气体压力变化曲线。进一步探讨了不同井底流压下降方案（0.005 MPa/d和0.01 MPa/d）的煤储层产气特征。研究表明：煤层气井排采需经历产量提升阶段,在井底流压达到最低值时,产气量达到峰值,然后产量降低进入稳产阶段;减缓井底流压的下降速率有利于保持稳产阶段的产气量。     

宽粒级煤浮选机流场数值模拟研究

将流态化机理与宽粒级煤浮选过程相结合,在一个浮选设备中实现细粒常规浮选与粗粒流态化浮选所需的不同流体力学环境,自行设计了一种新型宽粒级煤浮选机,并采用FLUENT 6.3.26软件进行数值模拟研究,从速度和湍流度两个方面对浮选机内流场进行分析。结果表明：在浮选机内增加格栅板后,可将浮选机内流场分为低速、弱湍流和高速、强湍流两个区域,从而可为粗、细颗粒浮选创造各自所需的流体力学条件;通过对叶轮圆周线速度比值与合速度比值和湍流强度比值变化规律的分析,找出浮选机模拟放大的运动相似准则。     

旋流-静态微泡浮选柱旋流流场的数值模拟与试验测量

针对旋流-静态微泡浮选柱进行了气-液两相流非稳态数值模拟,分析了旋流单元的流动特征及矿化方式,然后采用2台高速动态摄像机连用的方法,进行了气泡、颗粒在旋流流场下的三维运动轨迹及碰撞行为的测量,得出了与数值模拟相一致的结论。主要结论如下：在旋流单元,气、液两相的流动均以切向运动为主,锥上区域具有向心和向上的趋势,锥内区域具有离心趋势,锥下区域液相旋流向下运动;气、液两相具有轴向和径向速度差,切向速度虽然不具有明显相间速度差,但其在径向上的梯度极高;锥内区域气含率最高,在10%～13%,锥下区域气含率小于1%。旋流单元的分选作用以分离尾矿和分选中等粒级矿物为主,气泡与颗粒的矿化方式体现为绕轴心旋转过程中发生的轴向与径向的“逆流碰撞”,锥下区域不具备矿化条件,旋流强度是影响该单元分选和分离效率的重要因素。     

基于PIV浮选柱旋流场的测试与模拟

为深入探讨旋流段的流场分布及旋流分离的作用机理,以粒子图像测速系统(PIV)为基础构建了浮选柱旋流段的流场测试平台,利用PIV测试平台和Fluent数值模拟软件对旋流段内部的速度场进行了测试与数值模拟,研究了旋流段的速度分布规律以及循环量变化对速度分布规律的影响。结果表明,流场速度以切向速度为主,且有着明显的分布规律,径向速度比较小且分布比较复杂,轴向速度相对径向速度较大,速度分布呈对称分布;随着循环量的提高,轴向速度的零点向中心靠拢,而最大值出现在相近的半径位置。数值模拟结果和实验结论吻合度较高。     

浮选机内气液两相流场特性数值模拟研究

基于标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型,对容积为20L的KYF浮选机内气液两相流场特性进行了模拟研究,并探究了搅拌强度对流场特性的影响。结果表明:Y=0截面的两相流体绝对速度、静压、液相湍流动能、液相涡流黏度等流场特性沿转轴呈对称式分布,且速度场呈上、下两循环分布;搅拌强度对混合区速度、压力、气相体积浓度分布影响显著,对上升区和分离区影响相对较小;搅拌强度每增加50rpm,混合搅拌区速度大约增大0.03m/s,上升区大约增加0.01m/s,分离区大约增加0.001m/s,转子区负压大约增加400Pa,混合区气相体积分数大约减少0.01%~0.3%;模拟研究可为协同调控浮选机内流场特性和浮选技术指标提供参考依据。     

前混合磨料射流系统液固两相流动特点

探讨前混合磨料射流两相流动特点,讨论了前混合磨料射流两相流流型,分析了磨料和水的混合机理,建立磨料粒子在混合管道和喷嘴内的运动方程并对其进行了求解,取得了一些有意义的结论。     

颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征影响研究

针对充气机械搅拌式浮选机,运用CFD流体模拟软件进行了颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征的影响研究。通过模拟分析可知:离散相矿物颗粒与连续液相两相之间相互作用较小,流场分布特征基本保持一致,微细粒矿物颗粒粒径对浮选机内部固—液两相流场特性影响较小。转子及定子表面压力分布值与颗粒粒径有较大的关系,且在此处区域附近湍流动能较大,保证了矿物颗粒在该区域的较好分散性。     

新型柱浮选泡沫自吸输送装置内流特性的数值模拟

采用Fluent软件对叶轮直径450 mm、高度142 mm的吸浆器进行了气液两相数值模拟,研究了气泡直径、叶轮转速和含气率对吸浆器内流特性的影响。结果表明：气泡直径和含气率是影响吸浆器吸浆能力的关键因素,当含气率达45%时,叶片吸力面附近气相回流现象基本消失,但含气率越高,吸浆器的吸浆能力越低;气泡直径越大,叶轮中心区域和叶片吸力面区域含气率越高,聚集在叶轮中心区的气团越大,吸浆器的吸浆能力越低;叶轮转速越高,叶轮内气液分离现象越明显。     

旋流-静态微泡浮选柱部分优先选铜半工业试验研究

旋流-静态微泡浮选柱是一种新型选矿设备,为了提高某银多金属矿生产效率,减小后续作业压力,采用该浮选柱进行了部分优先选铜半工业试验。通过一粗两精闭路流程试验研究,可得到铜、金、银品位分别为18%、60g/t、6000g/t,回收率50%以上的结果,为企业生产和技术改造提供了依据。     

射流浮选柱内纵向气泡均匀性的试验研究

在实验室射流浮选柱上进行了纵向气泡分布规律影响因素的试验.利用自制充气量测试仪测定浮选槽内不同深度的充气量,以样本均值和样本变异系数为指标,研究了射流器给料压力、喉管直径、喷嘴直径对浮选槽内充气量及纵向气泡分布均匀性的影响.结果表明：在试验范围内,压力越高,喉管越细,浮选槽内充气量越大,纵向气泡均匀性越好;当压力一定时,大喷嘴气泡均匀性明显好于小喷嘴.通过流体力学初步分析,解释了基本试验现象.