气液两相射流冲蚀性能的研究

含气率是影响气液两相射流冲蚀性能的关键参数。通过对不同进气压力两相射流的冲蚀性能进行实验研究,分析了射流的冲击力大小与其破碎煤体深度之间的关系。研究表明:气液两相射流的冲击力大小与其破碎煤岩的深度成正比,冲击区内的静压越大,冲蚀能力越强;当进气压力为0.6 MPa时,气液两相射流与纯水射流相比,平均冲蚀能力可提高近28%,有效提高射流破岩效率,降低系统的作业压力,增强系统的安全可靠性。     

基于CFD的KYF浮选机气-液两相流分析与探讨—KYF浮选机流场测试与仿真研究(四)

研究了标准k-ε方程、RNG k-ε方程和标准k-(ｗ)方程三类湍流控制方程下KYF-0.2浮选机的气液两相流场.不同的模型参数条件会直接影响流场中流体的分布特性.在三个不同湍流控制方程下,曳力模型参数取值的不同对流场的影响不一.比较了提升力等非曳力模型,认为Grace曳力模型的流场中流场分布更吻合观察到的流场特征.     

JJF浮选机气-液两相流流场特性研究

为深入研究 JJF 型浮选机的流场特性及气泡分布均匀性,基于标准 k-ε 湍流模型和 Euler-Euler 双流体 模型,结合 CFD 理论对气-液两相流流场特性进行数值模拟,研究了 JJF-0.2m³自吸气浮选机的速度场、压力场、气 含率以及气泡分布均匀性。模拟结果表明：转子转速提高,平均气含率随之提升,形成的气泡越多;气相、液相的速 度矢量图基本一致,沿中心转轴呈对称式分布,混合流体流动形成大范围的涡流,形成的气泡更多;槽内压力主要 集中在竖筒与循环筒上,内部存在较大的周向流,转子区域压力降低,转子使用寿命增加;转子区域的气含率随着 高度的增加而增加,达到最大值后逐渐降低并趋于稳定,达到稳定状态下的气含率分布均匀且对称,气泡分布均匀 且对称,转子与定子区域的气泡在运动过程中与矿浆充分混合,有利于气泡和矿粒间的接触、碰撞和黏附,气泡矿 化效果提高,进而可以提高浮选生产效率。     

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。     

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。     

基于ANSYS/CFX的截割减速机内气液两相流油液流动模拟

利用ANSYS/CFX模拟掘进机截割减速机内部润滑油的流动状态,了解截割减速机内部润滑情况,从而优化减速机结构设计。     

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。     

煤矿雾化喷嘴内气液两相流动的CFD数值模拟

应用FLUENT软件,对2种不同K系数的雾化喷嘴进行了数值模拟计算。分析了不同入口压力方案,得出如下结论:相对于K=0的喷嘴,K=0.3的喷嘴可有效地抑制喷嘴口气穴的形成,提高了喷嘴流量的均匀性,更好地实现了流体的有效雾化。     

前混合磨料射流系统液固两相流动特点

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，取得了有益的结论。     

基于气-固两相流体动力学数值模拟的风选室设计

风选室是气力风选机实现不同直径的砂石颗粒分级的关键,选取气力风选机分选室作为计算域物理模型,采用标准的κ-ε湍流模型和随机颗粒轨道模型及其两相耦合求解对分选室内的气-固两相流进行数值模拟。在一定的边界条件下,研究对分选室内离散相砂石的分选效果的影响因素,确定有利于分级的气力风选机分选室的结构参数,根据数值模拟结果完成风选室的设计。     

高压气液两相射流多级脉动破煤岩特性及致裂机理

为了提高水射流破煤岩性能和卸压增透效果,通过理论分析建立了高压气液两相射流的冲击动压模型,推导出影响其破煤岩性能的关键参数体系。采用自主研发的高压气液两相射流破煤岩试验系统,研究了关键参数对气液两相射流的破煤岩特性的影响规律,结果表明:与纯水射流相比,气液两相射流破煤岩压力阈值降低约50%,破碎深度增加25%,破碎坑直径是纯水射流的2倍,破煤岩效率提高80%以上。煤岩体破碎是气-液-固三相耦合作用的结果:气体的掺入改变射流的结构,产生局部脉动作用,强化了射流破岩能力;高压液相脉动冲击作用激发裂纹起裂,高压气相的多级溃灭作用促进裂纹扩展;气相多级溃灭与液相脉动冲击交替作用,最终使煤岩体裂隙贯通、破坏。     

基于CFD数值模拟分析综掘工作面粉尘迁移规律研究

针对目前综掘工作面产尘量大、空间狭小、粉尘浓度高、降尘难度大的问题,基于CFD离散相解算模拟技术,通过建立全尺寸掘进面巷道模型,对比研究在压入式通风条件下割上部与下部煤(岩)时,粉尘在掘进巷道的纵向与横向运移规律.掘进头模拟结果显示,在掘进头风流场中有两处涡流区域,一处位于掘进机前、中部,一处位于掘进机右侧后部.涡流的卷吸作用会导致这两处有明显的粉尘聚集,非常靠近掘进司机的位置,影响范围分别近似为1 m×3 m与0.8m×1.5m的矩形区域,最高浓度约为500 mg/m3.同时还研究了通风量对风流场涡流区域粉尘聚集区域的影响,对比发现增大通风量可有效减小粉尘聚集区域的浓度.     

基于机械臂的空间水射流切割系统的设计与仿真

笔者以水射流切割机床机械臂为研究对象,基于SolidWorks软件建立了四轴空间水射流机床机械臂的模型,应用ADAMS软件的运动仿真功能,对4自由度机械臂的运动特性进行了仿真分析。仿真结果表明,应用四轴机械臂的空间水射流切割系统可完成空间复杂曲线运动,从而实现三维加工,如圆锥体、圆锥齿轮及螺纹等。通过增加摆动臂来解决水射流切割过程中的锥度补偿,提高了切割几何精度。     

基于CFD模拟的巷道煤壁喷涂对瓦斯抽采影响研究

通过对我国煤矿瓦斯抽采中遇到的问题进行分析,指出当前造成瓦斯抽采效果差的主要原因是巷道空气通过煤壁裂隙向钻孔的渗入.结合现场本煤层瓦斯抽采钻孔布置情况,建立数值计算模型.运用FLUENT软件模拟了未喷涂巷道和喷涂巷道两种情况下的瓦斯抽采过程,通过对瓦斯压力变化情况的分析,验证了未喷涂情况下瓦斯向外部涌出以及外部空气向钻孔渗入的现象,对比模拟了理想喷涂情况下瓦斯抽采过程,得出在实际瓦斯抽采工作中,壁面喷涂能够有效减少负压损耗,应当尽一切可能地进行壁面喷涂的结论.     

基于CFD非定常模拟分析掘进面粉尘运移规律研究

建立了压入式通风条件下掘进面全尺寸巷道模型,采用非定常离散相模型解算,得到了从掘进开始后0～5 min的粉尘浓度分布图像,并生成了连续动画.模拟结果显示,在掘进机附近,粉尘主要从回风一侧向后扩散,在掘进巷道25～30 m处,粉尘开始由回风侧向整个巷道扩散,沿巷道方向运移速度衰减很快,并且可以看出在掘进巷道前部存在2个涡流区域,使得粉尘从后方流经司机位置,可以考虑在司机位置后方及右侧面增设粉尘阻挡或捕获设施,以减少流经该处的粉尘量.     

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。     

基于CFD的矿用催化甲烷传感器气室设计优化

为了优化矿用催化甲烷传感器的响应速度,利用计算流体动力学(CFD)对传感器气室的内部流场与甲烷扩散特性进行数值模拟分析。通过改进出气口的设计,利用螺纹配合间隙进行排气,成功加快气室内部甲烷扩散,使传感器的响应时间降低30%以上。     

气液两相介质抑制管道甲烷爆炸协同增效作用

瓦斯抽采管道一旦泄漏或受到外部火源波及,极有可能引发爆炸事故。基于自行搭建的惰性气体-超细水雾惰化抑制可燃气体爆炸试验系统,研究了气液两相介质抑制9.5%甲烷/空气预混气爆炸的影响因素和协同作用规律,并分析了其抑爆协同增效的原因,提出气液两相介质抑爆存在相间耦合作用。实验结果表明:在CO2,N2,He和Ar四种惰性气体与超细水雾的共同作用下,气液两相介质对9.5%甲烷/空气预混气爆炸超压、火焰传播速度和最大火焰温度的抑制均表现出明显的协同增效作用。当4种惰性气体稀释体积分数达到14%、细水雾通入量8-4 mL(质量浓度694.4 g/m3)后,均能对9.5%甲烷/空气爆炸产生良好的抑制效果;控制参数继续增加,抑爆增效作用的增长幅度缩小;其中CO2与超细水雾下的协同抑爆效果最好,N2次之,He,Ar与超细水雾的协同抑爆水平相差不大,为清洁、高效惰化细水雾抑爆技术的应用提供了技术指导。     

无机盐对气液两相泡沫特性的影响研究

为更好地揭示并合理利用浮选过程中无机盐对浮选泡沫特性的影响,采用自制的泡沫特性测试系统,通过对两相泡沫不同高度处泡沫的静压强、气泡直径、泡沫柱的溢流流量进行测定,深入研究了无机盐对泡沫特性参数的影响规律.结果表明:在两相体系中,NaCl、Na2SO4、MgSO4及AlCl3这四种无机盐可显著减小各泡沫层高度下的气泡直径,增大泡沫含液率以及泡沫柱表观溢流速度,从而增大微细粒亲水脉石的泡沫夹带,而NaClO3的添加对泡沫特性参数均无显著影响.