小型多流态浮选柱气液两相流场数值模拟与PIV测量
发布时间：2021-04-01 23:12
旋流-静态微泡浮选柱（FCSMC）是矿物加工工业中的一种过程装备,用来实现对细粒矿物的分离,现已成功应用于金属、非金属矿物分选及油水分离等领域。该分离设备内部流态与常规浮选柱相比较为复杂,包含有旋流、逆流和管流等多种流态,流场特性对其分选性能尤为重要。计算流体动力学（CFD）数值模拟技术和激光粒子测速技术（PIV）测量技术飞速发展,成为了流体力学的主要研究手段。然而受限于流态的复杂性,从该分选设备发明伊始到目前的工业化推广,针对其展开的流体动力学研究虽然一直在进行,但是无论是实验测量还是数值模拟都仍然不够完善和准确,无法全面反映其复杂的多相流场特性,影响了我们通过对流场的深入探究进而改善其分选环境,制约了分选性能提高。以小型实验室多流态浮选柱为研究对象,针对实验测量和数值研究中存在的问题开展了单相和两相的PIV测量和数值模拟研究,主要研究成果及内容包括以下几个方面。搭建了PIV复杂流态测量平台,借助内窥镜技术,解决了常规PIV技术无法测量横截面流动的问题,完善了PIV对复杂流态的测量方法,获得了浮选柱内部完整的切向、径向和轴向速度及其分布规律。为测量旋流流态最重要的切向速度,进行了切向...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浮选柱结构简图
的为获取测试对象内部完整的速度场，为后文数值模拟确定适合验证所需的实验数据支撑。验装置（Experimental Device）IV 系统及其原理 的基本原理如图 3-1 所示，其主要组成包括激光器、高速动态摄像据处理器和示踪粒子等。在测试中示踪粒子的运动表示流场的试前需要将示踪粒子加入待测流场中并混合均匀，而且示踪粒子流动跟随性。实验采用丹麦 Dantec 公司配套提供的示踪粒子，是主要由二氧球体，粒径 10 μm，相当于微小的空心玻璃珠。测试时将打开激片光镜头形成片体激光射入待测流场，照亮待测面上的示踪粒子控制，相机在激光曝光的时候拍摄记录粒子图像，由于示踪粒子性，在相机拍摄两帧图像之间形成时空差异。最终通过图像互相的位移和速度，得到流场的流动特性。实验系统组成如表 3-1。
与文献[40]中所用的研究对象相同。将浮子流量计与循环水泵等设备安装于小型浮选柱上形成运行回路，如图3-2，注水试运行良好后，加入 PIV 实验系统。根据工业现场反馈以及小型浮选柱运行能力设计实验工况，测试循环流量取 0.25 m3/h、0.50 m3/h、1.00 m3/h 和1.50 m3/h。浮子流量计的流量范围是 0-4 L/min。循环水泵为 Grundfosd 的 CM3-4型号低噪音增压水泵，最大扬程 35 m，最大流量 5 m3/h。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年中国矿产品供需形势[J]. 郭娟,崔荣国,闫卫东,林博磊,孙春强,刘增洁,周起忠. 中国矿业. 2018(06)
[2]计算流体力学的发展及应用研究[J]. 王兵波,刘海力. 南方农机. 2018(09)
[3]浮选新技术与新工艺[J]. 印万忠,唐远. 矿产保护与利用. 2018(02)
[4]高速复杂流动PIV技术研究实践与挑战[J]. 刘洪,陈方,励孝杰,郑忠华,肖保国. 实验流体力学. 2016(01)
[5]旋流-静态微泡浮选柱强化回收微细粒黑钨矿[J]. 艾光华,刘炯天,曹亦俊,李小兵. 中南大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]A single-phase turbulent flow numerical simulation of a cyclonic-static micro bubble flotation column[J]. Yan Xiaokang a, , Liu Jiongtian a , Cao Yijun a , Wang Lijun ba School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China b School of Power Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China. International Journal of Mining Science and Technology. 2012(01)
[7]基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟[J]. 朱博,王强,郭慧军,张潇玲,杜明俊. 大庆石油学院学报. 2011(03)
[8]脉冲磁场在旋流-静态微泡浮选柱中的应用[J]. 李超,曹亦俊,杨兴满,牛国鹏,刘永华. 金属矿山. 2011(03)
[9]浮选柱技术及设备的发展[J]. 程敢,曹亦俊,徐宏祥,桂夏辉,吕作鹏. 选煤技术. 2011(01)
[10]铜镍尾矿浮选柱再选试验研究[J]. 桂夏辉,刘炯天,曹亦俊,马子龙,于晓霞,陈晓东. 中国矿业大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]浮选柱的多流态过程及其分选动力学[D]. 程敢.中国矿业大学（北京） 2014
[2]柱式分选的多流态过程模拟及其流体动力学研究[D]. 闫小康.中国矿业大学 2013
[3]我国能源环境与经济可持续发展[D]. 王彦彭.首都经济贸易大学 2010
硕士论文
[1]射流微泡发生器气液两相流动测量与数值模拟[D]. 刘煜.中国矿业大学 2018
[2]浮选柱静态化分选环境筛板充填优化设计[D]. 陈朱应.中国矿业大学 2018
[3]离心场盘式分选过程数值模拟研究[D]. 王永恒.中国矿业大学 2017
[4]定位格架影响压水堆燃料组件内复杂两相流动特性的数值研究[D]. 杨子乐.重庆大学 2017
[5]基于Fluent的鼓泡塔反应器气液两相流数值模拟[D]. 徐小姿.新疆大学 2016
[6]非光滑表面流动减阻特性在离心泵上的应用研究[D]. 代东顺.浙江工业大学 2015
[7]能源—环境—经济协调发展问题的相关理论和应用研究[D]. 施宜.哈尔滨理工大学 2008
[8]结构与非结构网格的生成、转化及应用[D]. 刘晶.南京理工大学 2006
本文编号：3114130
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浮选柱结构简图
的为获取测试对象内部完整的速度场，为后文数值模拟确定适合验证所需的实验数据支撑。验装置（Experimental Device）IV 系统及其原理 的基本原理如图 3-1 所示，其主要组成包括激光器、高速动态摄像据处理器和示踪粒子等。在测试中示踪粒子的运动表示流场的试前需要将示踪粒子加入待测流场中并混合均匀，而且示踪粒子流动跟随性。实验采用丹麦 Dantec 公司配套提供的示踪粒子，是主要由二氧球体，粒径 10 μm，相当于微小的空心玻璃珠。测试时将打开激片光镜头形成片体激光射入待测流场，照亮待测面上的示踪粒子控制，相机在激光曝光的时候拍摄记录粒子图像，由于示踪粒子性，在相机拍摄两帧图像之间形成时空差异。最终通过图像互相的位移和速度，得到流场的流动特性。实验系统组成如表 3-1。
与文献[40]中所用的研究对象相同。将浮子流量计与循环水泵等设备安装于小型浮选柱上形成运行回路，如图3-2，注水试运行良好后，加入 PIV 实验系统。根据工业现场反馈以及小型浮选柱运行能力设计实验工况，测试循环流量取 0.25 m3/h、0.50 m3/h、1.00 m3/h 和1.50 m3/h。浮子流量计的流量范围是 0-4 L/min。循环水泵为 Grundfosd 的 CM3-4型号低噪音增压水泵，最大扬程 35 m，最大流量 5 m3/h。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年中国矿产品供需形势[J]. 郭娟,崔荣国,闫卫东,林博磊,孙春强,刘增洁,周起忠. 中国矿业. 2018(06)
[2]计算流体力学的发展及应用研究[J]. 王兵波,刘海力. 南方农机. 2018(09)
[3]浮选新技术与新工艺[J]. 印万忠,唐远. 矿产保护与利用. 2018(02)
[4]高速复杂流动PIV技术研究实践与挑战[J]. 刘洪,陈方,励孝杰,郑忠华,肖保国. 实验流体力学. 2016(01)
[5]旋流-静态微泡浮选柱强化回收微细粒黑钨矿[J]. 艾光华,刘炯天,曹亦俊,李小兵. 中南大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]A single-phase turbulent flow numerical simulation of a cyclonic-static micro bubble flotation column[J]. Yan Xiaokang a, , Liu Jiongtian a , Cao Yijun a , Wang Lijun ba School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China b School of Power Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China. International Journal of Mining Science and Technology. 2012(01)
[7]基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟[J]. 朱博,王强,郭慧军,张潇玲,杜明俊. 大庆石油学院学报. 2011(03)
[8]脉冲磁场在旋流-静态微泡浮选柱中的应用[J]. 李超,曹亦俊,杨兴满,牛国鹏,刘永华. 金属矿山. 2011(03)
[9]浮选柱技术及设备的发展[J]. 程敢,曹亦俊,徐宏祥,桂夏辉,吕作鹏. 选煤技术. 2011(01)
[10]铜镍尾矿浮选柱再选试验研究[J]. 桂夏辉,刘炯天,曹亦俊,马子龙,于晓霞,陈晓东. 中国矿业大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]浮选柱的多流态过程及其分选动力学[D]. 程敢.中国矿业大学（北京） 2014
[2]柱式分选的多流态过程模拟及其流体动力学研究[D]. 闫小康.中国矿业大学 2013
[3]我国能源环境与经济可持续发展[D]. 王彦彭.首都经济贸易大学 2010
硕士论文
[1]射流微泡发生器气液两相流动测量与数值模拟[D]. 刘煜.中国矿业大学 2018
[2]浮选柱静态化分选环境筛板充填优化设计[D]. 陈朱应.中国矿业大学 2018
[3]离心场盘式分选过程数值模拟研究[D]. 王永恒.中国矿业大学 2017
[4]定位格架影响压水堆燃料组件内复杂两相流动特性的数值研究[D]. 杨子乐.重庆大学 2017
[5]基于Fluent的鼓泡塔反应器气液两相流数值模拟[D]. 徐小姿.新疆大学 2016
[6]非光滑表面流动减阻特性在离心泵上的应用研究[D]. 代东顺.浙江工业大学 2015
[7]能源—环境—经济协调发展问题的相关理论和应用研究[D]. 施宜.哈尔滨理工大学 2008
[8]结构与非结构网格的生成、转化及应用[D]. 刘晶.南京理工大学 2006
本文编号：3114130
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