水平管道水力输送粗粒物料的阻力损失研究

以深海采矿固液两相流管道输送工艺为应用背景，通过建立管道水力输送模拟系统，研究了不同粒径、不同体积浓度、不同输送速度条件下粗颗粒在水平管道中的阻力损失的变化规律。试验结果表明：颗粒浓度越高，输送速度越大，阻力损失越大。阻力损失与各参数的主要关系有：在保持其他条件不变的情况下，阻力损失与浓度或速度呈指数关系；颗粒运动状态对阻力的变化率有一定的影响。基于试验数据并结合理论分析，提出了阻力损失计算公式。     

关于尾矿运输管路阻力的研究

本文在大量实验资料的基础上,对现有两相流阻力计算公式进行了分析,指出了其中存在的问题。从水流与固体颗粒间的相互作用出发,推导出新的阻力计算公式,其中包括平管、斜管和竖管的阻力公式,从而建立了计算各种管路阻力的理论。     

物料颗粒参数对大型矿用挖掘机挖掘阻力影响的仿真研究

为了探究离散元法应用中物料颗粒参数对大型矿用挖掘机挖掘阻力及仿真时间的影响,建立了WK-55型大型矿用挖掘机的挖掘仿真模型,从挖掘机挖掘的仿真时间、仿真结果的稳定性和挖掘阻力几个方面进行分析,分别探究了颗粒尺寸、密度、恢复系数、剪切模量、摩擦因数和表面能对挖掘仿真的影响,得到了各参数对挖掘阻力的影响规律。结果表明,适当地减小剪切模量可以在保证不影响挖掘阻力的前提下有效节约仿真时间,为后续的大型矿用挖掘机工作装置离散元仿真模型的简化提供了依据。     

重力沉降法测定流体中颗粒运动阻力系数及其验证

基于固体颗粒沉降原理, 结合Verlet速度算法设计了颗粒在流体中运动阻力系数的测量装置, 完成了聚钨酸钠溶液和合成油SAE5W-40两种流体阻力的测量。最后采用Brookfield DV-Ⅱ黏度计对测量结果进行了比较。结果表明: 单个球形颗粒在两种流体中做自由沉降运动且介质绕流球体的流态为层流时, 两种测试方法得出的颗粒运动阻力与颗粒直径的变化规律一致, 在29 ℃时, 两种方法测得合成油和聚钨酸钠溶液中颗粒的运动阻力系数平均误差分别为9.44%和3.43%。     

微小颗粒对微孔滤膜污染吸附的数值模拟研究

为研究不同操作条件下乳化液中微小颗粒对微孔滤膜的污染吸附情况,建立了滤膜微孔结构三维模型,采用计算流体动力学的欧拉耦合模拟数值计算方法(CFD-DEM)模拟了微小颗粒在微孔滤膜上的吸附截留,探讨分析了表面能、膜孔尺寸和操作压力对吸附截留的影响。研究结果表明:影响微小颗粒吸附的因素主要是流体的运动速度,因为流体运动速度与流体对颗粒的曳力直接相关。流场内流体的速度同时受操作压力与微孔滤膜阻力的影响,操作压力越大,膜孔孔径越大时,微孔滤膜阻力越小,流速越高,油液对颗粒的曳力越大,颗粒沉积越难以形成,反之则颗粒更容易被截留。     

高浓度粉尘过滤组件的构建及其过滤特性

为了解决在煤矿高浓度粉尘环境下,传统防尘面罩用滤膜孔隙率小、容尘量低、呼吸阻力随使用时间快速增加等问题,提出了一种兼具高容尘量和及时清灰功能的多级过滤组件。该组件一级过滤采用轻质的聚苯乙烯(PS)发泡颗粒层,二级精滤采用纳米纤维滤膜。在自建的实验平台上对多级过滤组件的空载过滤特性、动态加载过滤特性、清灰性能以及过滤参数进行了研究。研究结果表明:在过滤风速为0.15 m/s时,泡沫层的过滤阻力为17.8 Pa,是纯纤维滤料的18%,多级过滤组件的过滤阻力略微小于各级单独过滤阻力之和。在初始加载过程中,多级过滤组件过滤阻力的增加速率仅为纯纤维滤料的54.3%,说明泡沫颗粒层的加入明显地提高了过滤组件的容尘量;在风速为0.6 m/s的反吹风清灰后,其过滤阻力增加速率进一步降为纯纤维滤料的28.5%,实现了PS泡沫颗粒层的及时清灰功能。扫描电镜显示,在纯纤维滤膜中,滤膜中存在粒径为6.12μm的粉尘,对滤膜造成了严重堵塞;而多级过滤组件中,纤维滤膜中只存在粒径最大为2.57μm的粉尘。当PS泡沫颗粒层的厚度为2 cm时,其过滤效率能达到84.2%;随着过滤风速的增加,泡沫颗粒层的过滤效率逐渐降...     

涡流场中粉尘颗粒的沉降与扩散规律研究

为了探究涡流场中粉尘颗粒的运动规律,采用计算流体力学（CFD）离散相模型的粒子跟踪技术,模拟了不同粒度粉尘颗粒在不同作用力影响下的扩散特性。研究结果表明,在湍流脉动性和阻力的共同作用下,粉尘颗粒的运动轨迹呈上下波动状态;粉尘颗粒的粒度决定了颗粒趋近于稳定时的最终速度,但是对最终平衡位置没有影响;涡流场风流风速对粉尘颗粒的运移和扩散有重要的影响,在风力的作用下,粉尘颗粒的扩散范围增加,加大了污染程度。     

非磁性颗粒在磁流体选矿中的动力学模型

研究了非磁性运动颗粒以一定的初速度进入到梯度磁场作用下的磁流体后,其受力状况以及运动特征;设计了一种磁流体分选装置,分析了非磁性颗粒运动过程中在垂直方向的浮选力和水平方向受到的运动阻力,并且研究了水平运动时所受运动阻力对分选时间的影响;建立了各自的力学模型,并通过相应的试验证明其正确性,从而为磁流体静力分选提供理论与实践指导。     

浆体水平管道输送阻力损失计算探讨

阻力损失是浆体管道输送系统设计中的主要参数，对其进行准确地预测计算是一项非常重要的工作，本文概述了国内外一些主要阻力损失计算公式的结构形式；对造成阻力损失的机理，着重分析了颗粒碰撞的耗能过程；导出了一个新的国损失计算式，通过检验，与实测数据符合较好，可见于阻力损失的预测计算。     

颗粒堆积型多孔介质内弯曲流道毛细管束模型的研究

本文建立了基于弯曲流道的颗粒堆积型多孔介质内流体流动的毛细管束模型,并在低雷诺数、低空隙率范围内对颗粒层多孔介质内的渗透率、阻力特性等进行了研究,结果表明弯曲流道毛细管束模型适合于计算颗粒层多孔介质内流体流动。     

疏水性微细矿粒在水中的沉降速度

微细矿粒表面性质对其在水中的沉降有重要的影响,通过理论分析与计算,得出了包含表面性质因素的颗粒沉降的介质阻力公式和沉降末速公式。试验测定了疏水前后的单颗粒和粒群在水中的沉降速度。结果表明,矿粒表面疏水化后,在水中的自由沉降速度和干涉沉降速度均上升,这与理论分析结果相一致。     

自动化跳汰机研究

用颗粒相对运动阻力替代传统的松散度表征分层状态。通过控制颗粒相对运动阻力，保证跳汰机按密度分层，同时也保证了浮标检测准确性和自动排料的可靠性，为煤质“自感知”奠定了基础。经煤质自感知系统将煤质进行模糊分类，结合操作经验库和跳汰机分选效果快速评估系统，不断自我总结完善操作经验，保证产品的质量和跳汰机分选效果，实现了跳汰机操作自动化。试验表明该机系统工作稳定，技术指标先进，性能可靠。     

大颗粒浆体管道输送阻力计算模型的验证

从液、固两相流动量交换的角度出发,采用等效阻力模型原理,提出了大颗粒浆体管道水力坡度的计算模型,并将不同悬浮状态下的水力坡度计算数值与实测值进行比较分析。结果表明:该成果对大颗粒浆体管道输送工程具有一定的实用价值。     

一种气泡—颗粒捕集的混合流体动力—表面力模型

一种理想模型被用来预测在静态浮选矿浆中矿粒被气泡捕集的概率。这个模型综合考虑了在颗粒与气泡之间流动力与表面化学力所起的作用。流体动力包括重力、浮力、层流阻力、膜变薄阻力。表面化学力包括静电力、分散和疏水力。这里的疏水力是从扩展的ＤＬＶＯ理论中推导出来的。这个模型可以预测在流体动力和表面化学条件下，颗粒－气泡粘附的概率。模型的正确性已经被实验很好地证实。     

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。     

热压制备的Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料的研究

探讨了大气下用普通粉末冶金法热压制备Ａｌ＿２Ｏ＿３颗粒增强铝基复合材料的制备工艺研究了不同Ａｌ＿２Ｏ＿３含量铝基复合材料的显微组织、力学性能和磨损特性。结束表明：热压制备的Ａｌ＿２Ｏ＿３颗粒增强铝基复合材料的组织致密，颗粒分布均匀；随Ａｌ＿２Ｏ＿３体积百分含量的增加，复合材料的强度、硬度、弹性模量、磨损阻力均增加。还对其强化机制进行了讨论。     

介质棒排布对细粒高梯度磁选指标的影响

本文对鞍山式贫赤铁矿石进行高梯度磁选试验,研究在介质棒间隙与直径相同的组合排布下介质棒直径对分选指标的影响。试验结果表明:当给矿粒度-0.074mm≤85%时,相对于小直径(2mm)介质排布下的分选指标,大直径(4mm)介质排布下的精矿品位和回收率均提高;当给矿粒度-0.074mm85%后,高梯度磁选尾矿中存在金属量流失,这在大直径的介质排布下更为明显。高梯度磁场中弱磁性矿物颗粒的受力分析表明,对于-0.15+0.010mm的颗粒,重力和粘滞阻力的合力为捕收磁力的10-2数量级,但随着介质棒直径的增加,介质棒对细颗粒的捕收磁力减小,非磁性颗粒的机械夹杂减弱,分选指标得到提高。对-0.01mm的颗粒,重力和粘滞阻力的合力接近磁捕收力,介质棒的捕集效果变差。     

磁性跳汰法分选矿物的理论探讨

以色列进行了矿物颗粒相对运动的水平速率相当于层流 (雷诺数 ,Ｒｅ达到 0 2 )而跳汰的矿物颗粒的垂直运动相当于平流 (Ｒｅ =0 2～ 1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 0 )或紊流 (Ｒｅ >1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 0 )方式时的连续磁性跳汰分析。利用跳汰床内边过程理论模拟的极低与极高雷诺数的关系联用 ,进行了阻力模拟。提出了数学模型 ,并用层流跳汰数据验证。获得了下列结果和推论 :(1 )提出的阻力概念使得可以模拟在 1 0 -5 ～ 5× 1 0 -2 ｍ范围内的粒子沉降过程 ;(2 )将提出的阻力模型用于跳汰过程模拟使得可以计算常规和磁性跳汰的跳汰床内边矿物颗…     

倾斜管道颗粒层移阻力研究

在浆体管道技术中,研究浆体处于低速流动状态具有重要意义.其目的就是要研究在保证管道不堵塞情况下,能耗降至最低,这一般都要涉及到颗粒层移流动状态.本文在前人的研究基础上,推导出了向上倾斜管道固体颗粒处于层移运动时的阻力损失计算公式.并对其进行了简单验证,讨论了不足之处.     

石棉纤维束在低压旋流器中运动规律的研究

本文从流体力学和重力选矿的理论出发,建立了低压条件下、理想圆柱颗粒在旋流器中运动的微分方程。并在此基础上,建立了石棉纤维束的运动方程。这一模型中引进了形状阻力和表面力修正系数C_R和C_S,因此,它可用于研究低压条件下任何形状颗粒在旋流器中的运动。 对石棉纤维束模型编制的FORTRAN计算程序在FELIX C-512机上计算得到的石棉纤维束在旋流器中的轴向位移结果与电影摄影实测的结果基本一致。