矿物浮选过程中的三相流体特征研究

发布时间：2017-07-17 22:19

  本文关键词：矿物浮选过程中的三相流体特征研究

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【摘要】：充气机械搅拌式浮选机在选矿领域具有广泛的应用性,其内部流场特性复杂。基于CFX流场数值模拟软件,对设计的充气机械搅拌式浮选机内部流场特性进行了系统模拟研究。单一液相流体数值模拟采用标准k-ε湍流模型,研究表明,在设计转速为450rpm时,转子区域流体运动速度、湍流强度、涡流强度较高;轴向距离在60~110mm时,随着径向距离的增加流体运动速度逐渐降低。在350~500rpm转速范围内,流体运动速度、转子、定子表面受压、涡流强度与转子转速成正相关关系。建立了液相连续—固/气相离散、液相k-ε方程—固/气相零方程浮选机内部两相流体数值模拟的数学模型。固—液两相模拟研究表明,矿物粒径在50~120μm范围内,随着粒径的增加流体运动速度逐渐降低,转子与定子表面压力逐渐增加;颗粒密度在低于5.0×103kg/m3时,密度对流体特性影响较小,高黏度颗粒不利于矿物分选。气—液两相模拟研究表面,相间表面张力系数与曳力系数对流场特性影响较小,确定了Grace曳力模型和表面张力系数为0.073相间作用力模型;充气强度大于2.0m/s时,气相速度与涡流强度分布不均匀,不利于浮选。确定了固—液流体对采用Schiller Naumann曳力模型、Favre Averaged Drag Force湍流耗散力模型,气—液流体对采用Grace曳力模型、Lopez de Bertodano湍流耗散力模型,Sato Enhance Eddy Viscosity湍流转换模型的浮选机内部三相流体数值模拟方法,并对其流场特性进行了系统模拟。
【关键词】：矿物浮选 充气机械搅拌式浮选机 三相流 流场特性 数值模拟
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD923
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-21
• 1.1 机械搅拌式浮选机研究现状10-11
• 1.1.1 机械搅拌式浮选机概述10
• 1.1.2 国内外浮选机发展历史与现状10-11
• 1.2 多相流体动力学研究与进展11-12
• 1.3 矿物浮选流场数值模拟研究与进展12-14
• 1.4 浮选机内多相流的数学模型14-18
• 1.4.1 多相流的基本方程14-15
• 1.4.2 浮选机流场数值模拟的湍流模型15-18
• 1.5 多相流体相间界面受力分析18-20
• 1.5.1 曳力和浮力18-19
• 1.5.2 虚拟质量力和升力19-20
• 1.5.3 壁面滑移力和湍流耗散力20
• 1.6 课题目的及意义20-21
• 第2章 模型的建立与网格划分21-27
• 2.1 充气机械搅拌式浮选机模型的建立21-23
• 2.1.1 关于浮选机建模软件Solidworks21
• 2.1.2 基于Solidworks的实体建模21-23
• 2.2 几何模型网格划分23-25
• 2.2.1 网格划分技术23-24
• 2.2.2 关于ANSYS ICEM网格划分系统24
• 2.2.3 模型与流场网格划分24-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第3章 浮选机内部单一液相流动模拟与分析27-42
• 3.1 ANSYS CFX的数值模拟策略27-28
• 3.1.1 关于ANSYS CFX27-28
• 3.1.2 CFX数值模拟方法28
• 3.2 CFX中边界条件的确定28-29
• 3.2.1 壁面的边界条件28
• 3.2.2 动静区域交界面28-29
• 3.2.3 湍流模型的选择29
• 3.2.4 求解设定与收敛方案29
• 3.3 单一液相数值模拟结果与分析29-40
• 3.3.1 流场速度分布特征研究30-32
• 3.3.2 流场压力分布特征研究32-33
• 3.3.3 湍流与涡流强度分布特征研究33-35
• 3.3.4 搅拌强度对流场特性影响研究35-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 浮选机内部两相流体特性模拟研究42-66
• 4.1 固—液两相流体数值模拟研究42-54
• 4.1.1 固—液两相数值模拟策略42-43
• 4.1.2 矿物粒径对固—液两相流场分布特征影响研究43-50
• 4.1.3 矿物密度对固—液两相流体特性影响研究50-53
• 4.1.4 矿物黏度对固—液两相流体特性影响研究53-54
• 4.2 气—液两相数值模拟研究54-64
• 4.2.1 气—液两相数值模拟策略54-56
• 4.2.2 湍流模型对气液两相流场速度特征的影响56-58
• 4.2.3 表面张力系数对流体特征的影响研究58-59
• 4.2.4 曳力作用对流体特征的影响59
• 4.2.5 充气强度对流体特征的影响研究59-61
• 4.2.6 搅拌强度对气—液两相流场特性的影响研究61-64
• 4.3 本章小结64-66
• 第5章 浮选机内部三相流体特性模拟研究66-77
• 5.1 气—固—液三相流场模拟策略66
• 5.2 三相流场速度分布特征研究66-70
• 5.3 三相流场速度压力分布特征研究70-72
• 5.4 湍流与涡流强度分布特征研究72-74
• 5.5 三相体积分数分布特征研究74-75
• 5.6 本章小结75-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 导师简介84-85
• 作者简介85-86
• 学位论文数据集86

【参考文献】

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本文编号：554882