模型沙容重及水下休止角对尾矿库溃坝相似性影响研究

发布时间：2023-06-04 23:57

　　各类矿业助力经济发展的同时,伴随产生的矿石废料堆积体——尾矿库时刻威胁着周边的自然环境及居民生命财产安全,尾矿库溃坝导致的灾难也时有发生,因此对尾矿库溃坝的危害研究刻不容缓。物理模型相似试验一直以来都是溃坝研究的重要方法,在模型设计以及相似理论方面有一套较为完善的体系,但尾矿库溃坝相似试验需要满足的相似条件较多,找到合适的相似模型沙较为困难。本文通过分析相似理论发现模型沙容重与水下休止角对相似性有较大影响,用原型尾矿沙与不同容重及水下休止角模型沙进行溃坝相似试验,研究分析模型沙容重与水下休止角对模型试验相似性的影响规律,并利用Flow-3D数值模拟进行验证。主要研究内容及结论如下:1)对相似理论进行分析得出影响相似性的两个较为重要的模型沙指标,即容重与水下休止角。通过分析重力相似、阻力相似、粒径相似、起动相似等主要相似理论及休止角与临界拖拽力的关系后发现,容重与水下休止角这两个模型沙指标对相似性影响较大,由此展开二者对相似试验影响的研究。2)搜集整理模型沙常用材料,研究模型沙主要物理参数及级配对水下休止角的影响。在常用材料中选出容重不同的重型、中型、轻型模型沙进行粒径筛分,通过控制不同...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 溃坝研究方式
        1.2.2 物理模型相似理论
        1.2.3 模型沙材料选择
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 相似理论
    2.1 几何相似
    2.2 模型溃决相似
    2.3 模型沙运动相似
    2.4 水下休止角理论
    2.5 本章小结
第3章 材料沙参数研究
    3.1 试验沙选择
        3.1.1 原型沙
        3.1.2 模型沙
    3.2 模型沙水下休止角配比
        3.2.1 模型沙配制方法
        3.2.2 模型沙成品级配及休止角参数
    3.3 最大干密度及最佳含水率研究
        3.3.1 原型尾矿沙最大干密度与最佳含水率
        3.3.2 细矿沙最大干密度及最佳含水率
        3.3.3 热电厂粉煤灰最大干密度及最佳含水率
        3.3.4 焦炭粉最大干密度及最佳含水率
    3.4 起动流速测定
        3.4.1 试验仪器
        3.4.2 流速测量
    3.5 本章小结
第4章 不同模型沙溃坝研究
    4.1 模型试验设计
        4.1.1 模型比尺
        4.1.2 模型材料准备
        4.1.3 模型制作
        4.1.4 模型溃坝
    4.2 溃口形成过程分析
    4.3 时间节点相似性分析
        4.3.1 试验数据分析
        4.3.2 相似性分析
    4.4 尾沙淤积厚度相似性分析
        4.4.1 试验数据分析
        4.4.2 相似性分析
    4.5 本章小结
第5章 溃坝数值模拟研究
    5.1 Flow-3D介绍
        5.1.1 控制方程
        5.1.2 TureV.O.F技术
        5.1.3 FAVOR技术
    5.2 模型及工况设计
    5.3 模型生成及参数设定
    5.4 模型计算网格及边界设定
        5.4.1 网格设定
        5.4.2 边界条件
    5.5 瞬间溃决工况模拟
        5.5.1 计算结果展示
        5.5.2 数值模拟结果及对比分析
    5.6 逐渐溃决工况模拟
        5.6.1 计算结果展示
        5.6.2 数值模拟结果及对比分析
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3831277