U形弯管内大颗粒固液两相流的输送特性研究

应用计算流体力学及离散元耦合计算方法,对U形弯管中大颗粒固液两相流的输送特性进行了研究。采用Fluent与EDEM耦合计算,对不同输送工况下U形管中的大颗粒输送进行了仿真分析,得到了颗粒及流场在U形弯管中的分布、运动特性,同时结合试验进行了验证分析。结果表明,颗粒进入U形管后由于惯性作用主要沿着管道壁面运动。低速输送工况下,颗粒容易堆积在U形管与提升管的过渡位置,随着输送速度提高,颗粒在U形管中的浓度降低。由于与管道壁面的碰撞、摩擦,颗粒开始沿着壁面滚动运动。弯管内的二次流也会对颗粒的运动和分布产生一定影响。     

我国矿浆管道输送技术水平与挑战

介绍了近年来国内矿浆管道工程理论研究和管道技术的应用水平及最新进展, 总结了我国矿浆管道技术发展中存在的主要困难和挑战, 展望了未来矿浆管道发展趋势。     

深海采矿Y形输送管内颗粒流动状态研究

针对深海采矿输送试验过程中Y形管内流场复杂,存在矿石泄露风险等问题,对不同输送工况下Y形管内的连续相流场和颗粒场进行了分析.应用CFD-DEM方法,对Y形管的清水工况和两相流工况进行数值模拟计算,得到了管内的压力分布、单颗粒运动特性和颗粒群运动特性.对比分析了颗粒群对压力分布的影响规律.结果表明,Y形管内的压力分布受到...     

基于CFD-DEM方法的矿浆泵磨损特性研究

基于CFD-DEM耦合的方法,同时结合Archard磨损模型,对小流量矿浆泵在不同流量、不同颗粒粒径等工况下进行数值模拟,分析了泵内颗粒运动规律、颗粒在不同流域的分布情况以及颗粒与泵过流部件的碰撞规律,研究了矿浆泵内过流部件尤其是蜗壳的磨损特性。结果显示,蜗壳存在一定堵塞,蜗壳靠近隔舌段颗粒形成低速堵塞区,蜗壳的磨损主要集中在上半部分及隔舌附近的位置;随着流量增大,颗粒速度增大,颗粒与壁面碰撞时动能增大,矿浆泵体磨损情况增强;小粒径颗粒工况下磨损情况更严重。     

深海采矿扬矿泵内固体颗粒运动特性数值模拟

针对深海采矿输送系统中扬矿泵易堵塞和磨损等问题,采用标准κ-ε湍流模型求解扬矿泵内流场,并运用离散相模型模拟颗粒流动轨迹,研究了颗粒粒径、导叶进口安放角、导叶数量对扬矿泵堵塞及磨损特性的影响。结果表明,总体上,颗粒在导叶1区与前盖板碰撞次数最多,对导叶前盖板磨损严重;在3、4区与压力面碰撞次数最多,颗粒与导叶碰撞主要起到改变颗粒运动轨迹的作用,对3、4区的导叶压力面的磨损并不严重。随着粒径增大,平均过导叶时间和碰撞次数呈增加趋势,且增加了颗粒与吸力面碰撞的可能性。随着导叶进口安放角增大,平均碰撞次数和平均过导叶时间均随之增加,颗粒与压力面碰撞区域越靠近导叶进口处,对压力面进口造成的磨损越严重。随着导叶数量增加,过导叶时间有减小的趋势;颗粒与导叶压力面碰撞位置向导叶中部移动,对压力面的磨损程度较轻。     

深海采矿中继站底部Y形管流动状态研究

针对深海采矿泵管输送试验系统中Y形管内流场复杂和矿石泄露风险等问题,采用CFD-DEM方法,对不同速度、不同体积浓度和不同粒径的矿石颗粒进行数值模拟计算,分析了Y形管内颗粒群的运动特性和流场分布规律。结果表明,Y形管内流场分布受弯管曲率和Y形管入口流量分配影响;颗粒群在弯管内贴壁流动,受到上升流作用后颗粒向上偏移;当上升流流速不足、颗粒体积浓度高及颗粒粒径较大时,会造成颗粒沿着底部管道流失,随着上升流速减小、颗粒体积浓度增大及颗粒粒径增大,颗粒通过底部管道流失不断增大;颗粒流的存在导致Y形管内低压漩涡区强度和尺度均减弱。     

垂直管道内粗颗粒运动特性数值模拟

为研究深海采矿管道提升系统中颗粒的运动规律, 采用数值模拟的方法对不同粒径、不同入射位置的单个颗粒及单一粒径和混合粒径颗粒群的运动规律进行了研究。结果表明, 颗粒输送速度随着颗粒粒径增大而减小; 从管道中心到壁面, 颗粒速度逐渐减小; 颗粒群输送颗粒存在一定程度的碰撞, 输送的能量损失更大。得到了垂直管道内颗粒的运动规律, 对颗粒输送速度、碰撞、能量损失等进行了量化分析。对未来深海采矿水下输送系统设计有一定参考意义。     

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。     

固体颗粒粒径对输送泵叶轮磨损特性的影响

采用计算流体动力学与离散元耦合的方法,建立数值模型,对输送泵内固液两相流进行数值模拟。应用欧拉-拉格朗日模型和Archard磨损模型,考虑固液两相之间的相互作用,探究颗粒粒径对输送泵叶轮磨损的影响规律及作用机制。结果表明,叶片是输送叶轮中磨损较为严重的部件,磨损集中在长叶片工作面出口和叶片进口位置; 随着颗粒粒径增大,叶片进口的磨损不断加重,而叶片工作面的磨损量下降,颗粒撞击叶轮工作面的几率减小,颗粒易冲击短叶片。     

超声波矿浆粒度检测研究

阐述了超声波粒度检测的基本原理。提出了在矿砂粒径尺寸级配情况下的不同粒径时的矿砂含量的公式, 并由此得到了超声波衰减与矿浆中固体颗粒浓度、粒度之间的关系。     

深海粗颗粒矿石浮游速度的试验研究

以单颗粒沉降运动为研究基础, 采用高速摄影技术对锰结核、富钴结壳、多金属硫化物及模拟结核粗颗粒矿石进行了浮游速度试验研究, 得到了粗颗粒矿石单颗粒和群体颗粒浮游速度计算公式, 计算结果与试验实测数据吻合较好, 对垂直管道水力输送系统参数设计和正常运行有一定参考价值。     

粒度分布对提质褐煤水煤浆性能影响的研究

为了研究颗粒粒度分布的堆积效率在难制浆煤种制备水煤浆过程中的作用,试验选用内蒙古宝日希勒褐煤和气流干燥管工艺提质过的褐煤作为研究对象,并采用欧美克激光粒度测试仪进行煤样的粒度分析,应用相关的软件,计算出两种煤样在不同配比下的堆积效率,研究了粒度分布对两种水煤浆浓度、粘度、流变性及稳定性的影响,结果表明:提质褐煤煤样达到了较好的粒度分布,堆积效率提高6.74个百分点,水煤浆的浓度相应提高6.6个百分点,达到60.83%,满足了工业要求。因此,合理的粒度分布能明显改变提质褐煤水煤浆的流变性,有效提高提质褐煤水煤浆的浓度。     

往复式料浆泵输送性能的试验研究

应用正交试验研究了浆料的黏度、密度、泵排出压力、吸入条件(吸入管长度、吸入高度、介质在吸入管内流速)等因素对往复式料浆泵的实际流量及总效率的影响,得到了最优输送水平组合,并得出了流量系数和总效率的拟合公式。