充填料管道水力输送特性的数值分析与研究

发布时间：2017-03-27 07:10

  本文关键词：充填料管道水力输送特性的数值分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在使用充填采矿方法开采深部矿体时通常将面临充填系统稳定性、可靠性、安全性等问题。研究管道输送充填系统特征参数提高充填系统的可靠性具有重要意义。本文基于工程流体力学、统计学、管道自流输送等相关理论,结合金川集团有限公司(简称“金川公司”)龙首矿西部充填系统的实际情况,开发运用FLOW-3D软件,系统地研究了充填料、管道自流输送特性,主要研究成果如下: 1.开发运用FLOW-3D软件,对膏体自流输送充填系统不同充填倍线条件下的管道工作特性进行了数值模拟与分析,为深入进行两相流管道输送理论研究提供了新的方法和手段。 2.对金川公司充填材料的配比、骨料要求、充填质量控制等进行全面的分析研究表明:充填骨料比重大于其临界比重时,膏体充填料浆为均质流体,其流变模型近似于宾汉姆体,其流态为结构柱塞流。 3.深入阐述了膏体自流输送充填系统及满管流输送的工程特性、通过数值模拟结果的比较分析,得出确定最优的充填倍线值的新方法。 4.根据FLOW-3D数值模拟的结果,应用统计学原理比较分析各充填倍线,膏体自流输送充填系统管道的工作性能、使用寿命及可靠性。以经济、安全、高效为原则,最终确定了金川公司西部膏体自流输送系统满管流状态下的最优充填倍线值,为充填系统的设计提供了重要的理论依据。 5.本文利用FLOW-3D模拟管道系统运行特征参数,有效地弥补了充填系统从设计到现场工业实验到最终稳定运行需耗费大量的人力、物力、财力和时间的缺点。系统各参数对整个系统运行的影响直观而全面。也使矿山充填系统设计与运行向数字化、可视化方向发展迈出了重要一步。
【关键词】：自流输送 两相流 满管流 膏体充填 FLOW-3D数值分析
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD80;U171
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 概述9-15
• 1.1 研究背景、目的、意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究的目的、意义10
• 1.2 国内外研究状况10-13
• 1.2.1 国外管道自流充填技术历史沿革11-12
• 1.2.2 国内管道自流充填技术的进展12-13
• 1.3 主要研究内容13
• 1.4 技术路线13-15
• 第二章 固体物料管道水力输送的工程特性15-35
• 2.1 流变模型17-20
• 2.1.1 牛顿体17-18
• 2.1.2 非牛顿体18-20
• 2.2 固液两相流的管流特性20-30
• 2.2.1 均质固液两相流的管流特性20-24
• 2.2.2 非均质固液两相流的管流特性24-26
• 2.2.3 非均质-均质复合两相流的管流特性26-30
• 2.3 充填料浆管道输送磨阻损失计算30-32
• 2.4 浆体管道输送参数计算32-34
• 2.4.1 充填料浆管道输送临界流速的计算32
• 2.4.2 料浆输送临界管径的计算32-33
• 2.4.3 料浆输送通用管径的计算33
• 2.4.4 输送管道管壁厚度的计算33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 金川公司充填管道输送系统现状分析35-47
• 3.1 充填材料及其物理化学性质35-37
• 3.2 充填质量控制37-40
• 3.3 龙首矿西部充填系统40-42
• 3.3.1 物料制备系统40-41
• 3.3.2 物料运送系统41
• 3.3.3 物料存储设施41
• 3.3.4 充填料浆制备系统41-42
• 3.4 管道磨损及其分析42-46
• 3.4.1 管道磨损机理研究42-44
• 3.4.2 管道磨损主要影响因素分析44-45
• 3.4.3 降低管道磨损的技术途径45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 FLOW—3D的功能及管道流体的建模方法47-90
• 4.1 FLOW-3D功能简介47-49
• 4.2 FLOW-3D主要特点49-50
• 4.3 运动方程50-56
• 4.3.1 坐标系统50
• 4.3.2 质量连续方程50-51
• 4.3.3 动量方程51-53
• 4.3.4 壁面剪切力53
• 4.3.5 运动粘性系数的计算53-54
• 4.3.6 导板流体损失54-55
• 4.3.7 流体接触面与自由表面55
• 4.3.8 流体能量方程55-56
• 4.3.9 状态方程56
• 4.4 紊流模型56-61
• 4.4.1 紊流粘度58-59
• 4.4.2 紊流动能方程59
• 4.4.3 紊流耗散59-60
• 4.4.4 紊流边界条件60-61
• 4.4.5 普朗特混合长度模型61
• 4.5 数值计算61-89
• 4.5.1 符号62-70
• 4.5.2 压力计算运算法则70-75
• 4.5.3 扩散过程、热传导和热传递75-76
• 4.5.4 边界条件76-85
• 4.5.5 稳定性考虑85-87
• 4.5.6 离散粒子动力学87-89
• 4.6 本章小结89-90
• 第五章 充填管路自流输送模型与数值分析90-117
• 5.1 建立模型90-104
• 5.1.1 总体(Global)制表90-91
• 5.1.2 物理学(Physics)制表91-93
• 5.1.3 流体(Fluids)制表93-94
• 5.1.4 网格(Meshing)&几何学(Geometry)制表94-99
• 5.1.5 边界(Boundaries)制表99-100
• 5.1.6 初始(Initial)制表100-101
• 5.1.7 输出(Output)制表101-102
• 5.1.8 数值(Numerics)制表102-103
• 5.1.9 最终确定(Finalize)制表103
• 5.1.10 模型建立的前提条件103-104
• 5.2 参数计算104-109
• 5.2.1 原始数据104-105
• 5.2.2 充填料浆计算105-106
• 5.2.3 管道输送的临界流速计算106-107
• 5.2.4 管道摩察阻力系数计算107
• 5.2.5 充填倍线107-108
• 5.2.6 浆体雷诺数108
• 5.2.7 管壁粗糙度108-109
• 5.3 数值分析109-116
• 5.3.1 模拟结果图示109-113
• 5.3.2 数据统计与分析113-116
• 5.4 本章小结116-117
• 第六章 结论与展望117-119
• 一、结论117-118
• 二、展望118-119
• 参考文献119-123
• 致谢123-124
• 攻读学位期间主要研究成果124
• 一、参与科研项目124
• 二、发表学术论文124
• 三、获奖情况124

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王月华;包中进;王斌;;基于Flow-3D软件的消能池三维水流数值模拟[J];武汉大学学报(工学版);2012年04期

2 夏德胜;高谦;南世卿;;充填采矿新型胶结材料流变特性研究[J];中国矿业;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 张秀勇;金川二矿区废石—全尾砂高浓度料浆泵压管输充填系统研究[D];昆明理工大学;2010年

2 康虔;新桥矿业公司含硫全尾矿综合处理技术研究[D];中南大学;2011年

3 王海瑞;全尾砂胶结充填自流输送管路改造及优化[D];中南大学;2010年

4 姚志全;开阳磷矿黄磷渣胶结充填技术研究及可靠性分析[D];中南大学;2009年

5 赵建文;锡矿山似膏体泵送充填工艺方案研究[D];中南大学;2012年

6 马黎明;黄沙坪深部胶结充填管输系统优化研究[D];中南大学;2012年

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