计算流体力学参数对KYF-0.2浮选机流场的影响研究

发布时间：2017-09-13 10:06

  本文关键词：计算流体力学参数对KYF-0.2浮选机流场的影响研究

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【摘要】：矿物浮选过程中气泡和固体颗粒的运动流场以及分布,对矿物浮选的工业指标有着重要的影响。浮选机多相流动力学特性研究将浮选机实际工作参数、动力学参数和浮选性能之间合理联系起来,计算流体力学很好地综合了工业试验和理论研究的优点,减小了研究过程成本。但是在浮选机上的计算流体力学研究国内目前比较缺乏,得到的结果不是很准确。论文利用流体力学模拟计算软件CFD、CFX针对KYF-0.2浮选机槽体中多相流系统研究了计算流体力学参数的影响,以期探索出合适的模型参数取值,为后续浮选机计算流体力学模拟提供一些有价值的参考。主要工作和研究结果如下：(1)在欧拉-欧拉多相流模型下,无论纯液相还是气液、固液两相中的不同条件,流场及速度的分布规律都符合实际浮选过程中的要求,体现了流体力学计算软件用于浮选机设计、放大和改进的优势。(2)气液两相中探索了曳力模型和升力模型对浮选机槽体速度矢量场以及气含率分布的影响。结果表明,在315r/min转子转速,5m/s进气速度条件下,Schiller Naumann和Ishii Zube r曳力模型中的气相和液相的跟随性要比Grace和Drag coefficient曳力模型下的更大。而当曳力模型Drag coefficient取值为8时,气体的分散性较好。而当进气速度减小时,Drag coefficient取值相应减小也能达到较好的气体分散效果。而当曳力模型Drag coefficient取值为8时,升力模型的选取对表观气含率分布的影响并不大。(3)固液两相在欧拉-欧拉多相流模型下,探索了315r/min转速,固体颗粒体积分数为12%的条件时,曳力模型对固含率分布的影响。结果显示,曳力模型取Drag coefficient时固含率分布结果不理想,而取Schiller Naumann模型时更好。还在欧拉-拉格朗日多相流模型下,探索了单向耦合和完全耦合固体颗粒的运动轨迹。结果显示该模型能较好模拟实际浮选中固体颗粒的运动轨迹,而完全耦合颗粒比单向耦合颗粒的跟踪时间略长。(4)探索了315r/min转子转速下,气含率、固含率和轴功率、循环量的关系。结果显示,气液相中随着气含率增大,轴功率下降；固液相中随着固含率增大,轴功率增大,固体颗粒循环量也增大。(5)在欧拉-欧拉多相流模型下,气液、固液两相流模拟得到的模型参数应用在三相流模拟中,也能得到较理想的结果,气含率、固含率分布都较合理。
【关键词】：泡沫浮选 计算流体力学 曳力系数 粒子跟踪
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD456
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 文献综述12-20
• 1.1 浮选机发展历史概述12-13
• 1.2 浮选机分类13-18
• 1.2.1 充气机械搅拌式浮选机14-16
• 1.2.2 自吸气机械搅拌式浮选机16-18
• 1.3 课题研究背景及意义18-20
• 1.3.1 课题研究背景18-19
• 1.3.2 课题研究意义19-20
• 第二章 浮选机CFD模拟方法20-32
• 2.1 CFD简介20-22
• 2.2 CFD发展历史及其特点22-24
• 2.3 基本假设24
• 2.4 CFD流体动力学控制方程24-26
• 2.4.1 质量守恒定律24-25
• 2.4.2 动量守恒定律25
• 2.4.3 能量守恒定律25-26
• 2.4.4 组分质量守恒定律26
• 2.5 湍流模型26-28
• 2.5.1 直接数值模拟27
• 2.5.2 雷诺平均模拟27-28
• 2.5.3 大涡数值模拟28
• 2.6 多相流模型28-30
• 2.6.1 欧拉-欧拉模型29
• 2.6.2 欧拉-拉格朗日模型29-30
• 2.7 相间作用力30-32
• 第三章 浮选机气液两相流数值模拟32-80
• 3.1 KYF-0.2浮选机的模型32-37
• 3.1.1 浮选机的选择32-34
• 3.1.2 浮选机网格化处理34-36
• 3.1.3 CFD软件选择36
• 3.1.4 CFX-Pre气液两相模拟的边界条件设置36-37
• 3.2 液相流场模拟37-43
• 3.3 气液两相流场下的曳力模型探索43-67
• 3.3.1 不同曳力模型下的流场模拟43-52
• 3.3.2 Grace和Drag曳力模型下的流场模拟52-61
• 3.3.3 3m/s进气速度下Drag曳力模型的流场模拟61-67
• 3.4 气液两相流场下的升力Lift模型探索67-77
• 3.4.1 不同升力加入模型中的方法探索68-70
• 3.4.2 不同升力模型的探索70-77
• 3.5 气液相中浮选机充气量、轴功率二者关系77-78
• 3.6 本章小结78-80
• 第四章 浮选机固液两相及气液固三相数值模拟80-100
• 4.1 固液两相流场下的曳力模型探索80-84
• 4.2 固液两相流场下浮选机固含率、轴功率和循环量三者关系84-85
• 4.3 欧拉-拉格朗日多相流模型下固液两相流场85-95
• 4.3.1 单向耦合颗粒86-91
• 4.3.2 完全耦合颗粒91-95
• 4.4 气液固三相下流场数值模拟95-98
• 4.5 本章小结98-100
• 第五章 结论与展望100-103
• 5.1 结论100-101
• 5.2 展望101-103
• 参考文献103-107
• 致谢107-108
• 攻读硕士学位期间论文发表情况108

【参考文献】

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本文编号：843060