矿浆搅拌过程中流场形态及其影响因素分析

发布时间：2017-10-11 17:30

  本文关键词：矿浆搅拌过程中流场形态及其影响因素分析

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【摘要】：矿浆搅拌机是浮选过程中的一种重要设备,它的性能好坏直接决定了浮选作用的效果。随着矿山开采技术的深入发展,提高矿产资源利用率迫在眉睫。因此,浮选设备大型化是一种必然趋势。目前,对大型矿浆搅拌设备的设计及其内部流场形态的研究还处于初步阶段,相关理论和技术还不是很完善。随着计算机技术的发展,计算流体力学(CFD)逐渐成为研究搅拌设备内部流动和混合特性的重要方法。CFD技术的应用可以缩短研发周期,降低研发成本,在流体力学相关领域的研究中将会占有越来越重要的地位。矿浆搅拌过程一般属于固体颗粒悬浮的研究范围。本文利用CFD软件,通过多相流欧拉理论得出了搅拌槽内部的流场特性。对搅拌槽内部做一定的简化,采用多重参考系法对搅拌槽内部流场特性进行数值计算。通过控制单一变量,得到叶轮转速及其在搅拌槽中的位置对矿浆浓度分布的影响。数值模拟结果表明,在竖直方向上,叶轮上部和下部区域分别形成两个垂直循环;在水平方向上,搅拌槽内形成一个周向循环。桨叶区矿浆流速最大,叶轮外部区域矿浆流速较小。搅拌转速对搅拌槽内矿浆浓度的分布影响显著,转速越高,离底悬浮效果越好,浓度分布越均匀。同一转速下,搅拌槽内矿浆浓度随着垂直高度增加而降低,同一高度的液面矿浆浓度近似相等。叶轮高度对流场的分布也产生重要影响,安装高度过低,搅拌区域产生混合物的沉积,易形成搅拌死区;安装高度过高,搅拌槽顶部流体循环效果不明显。在本文所指定的实验环境中,近似最佳搅拌转速为70r/min,最佳叶轮高度4.77m。
【关键词】：矿浆搅拌 数值模拟 浓度分布 搅拌转速 叶轮高度
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题的目的及意义8-9
• 1.2 矿浆搅拌工艺与搅拌装置9-10
• 1.2.1 矿浆搅拌工艺9
• 1.2.2 矿浆搅拌装置9-10
• 1.3 国内外浮选技术研究动态10-15
• 1.3.1 国外浮选技术研究动态10-13
• 1.3.2 国内浮选技术研究动态13-15
• 第2章 基础理论与研究方法15-30
• 2.1 流体问题研究的发展概况15
• 2.2 计算流体力学15-16
• 2.3 数值模拟方法16-25
• 2.3.1 数值模拟方法和分类16-18
• 2.3.2 流体力学基本方程组18-20
• 2.3.3 湍流模型20-25
• 2.4 基于CFD的问题求解25-28
• 2.5 CFD软件的构成28-30
• 2.5.1 前处理器28-29
• 2.5.2 求解器29
• 2.5.3 后处理器29-30
• 第3章 搅拌槽宏观流场的数值模拟30-42
• 3.1 搅拌槽几何模型30-31
• 3.1.1 搅拌槽几何模型的建立30
• 3.1.2 搅拌槽几何模型的简化30-31
• 3.2 网格划分31-33
• 3.2.1 网格划分技术31-32
• 3.2.2 搅拌槽的网格划分32-33
• 3.3 计算模型的处理33-36
• 3.3.1 假设与边界条件33-34
• 3.3.2 湍流模型与算法34-36
• 3.4 宏观流场36-40
• 3.4.1 速度场的分布36-38
• 3.4.2 叶轮表面压力的分布38-39
• 3.4.3 挡板表面压力分布39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 搅拌转速对矿浆浓度分布的影响42-50
• 4.1 不同转速下的浓度分布42-46
• 4.1.2 不同转速下浓度沿径向的分布43-44
• 4.1.3 不同转速下浓度沿高度的分布44-46
• 4.2 湍流动能分布46-47
• 4.3 湍流动能耗散率47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 叶轮高度对矿浆浓度分布的影响50-58
• 5.1 不同叶轮高度下的浓度分布50-52
• 5.1.1 不同叶轮高度下浓度沿径向的分布情况51-52
• 5.1.2 不同叶轮高度下浓度沿垂直高度的分布情况52
• 5.2 确定最佳叶轮高度52-54
• 5.2.1 搅拌效果的衡量53
• 5.2.2 方差分析53-54
• 5.3 最佳高度的验证54-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第6章 结论58-61
• 6.1 结论58-59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

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本文编号：1013827