基于FLUENT-EDEM微细颗粒在不同湍流环境中的运动机理研究
微细粒的矿物浮选仍是世界公认难题，由于其粒度小、质量轻，颗粒在流体中会随流体一起运动，没有足够的惯性来偏离流体的流线，从而难以与气泡发生惯性碰撞。微细粒矿物的难以回收造成了大量资源浪费。现有浮选动力学理论也表明颗粒脉动速度和滑移速度将直接影响颗粒与气泡的碰撞频率，因此湍流环境下滑移速度和脉动速度准确与否将直接影响到碰撞频率模型预测的准确性，开展湍流环境下微颗粒固-液两相流运动规律研究，建立湍流流场特征与微细颗粒脉动速度和滑移速度之间的关系，对于微细粒矿物分选设计有一定的指导意义。本文通过FLUENT中大涡模拟（LES）耦合EDEM模拟了不同粒径、不同密度的颗粒在不同湍流强度下的运动规律的研究。旨在探究矿物浮选中矿物颗粒在矿化阶段的运动机理。具体研究内容和结论如下： 1、研究规则栅格激发的湍流流场的特性，流体经过栅格诱导出近似各向同性湍流，这为研究颗粒在不同湍流流场中的运动规律提供了基础。 2、采用FLUENT-EDEM模拟液固两相流动，并与实验数据对比验证，选取了合适的模型和设置参数。 3、利用FLUENT-EDEM模拟了粒径为74μm时密度分别为2000kg/m3,3000kg/m3,,4000kg/m3在湍流强度分别为16%-17%，9%-10%，6%-7%，3%-4%时的流动特性，并处理和分析了颗粒-流体的运动规律。和密度为2000kg/m3时粒度分别为150μm,225μm,,300μm在湍流强度分别为16%-17%，9%-10%，6%-7%，3%-4%时的数值模拟，并处理和分析了颗粒-流体的运动规律。得出如下结论：湍流强度不仅能使颗粒滑移速度增大，颗粒的速度脉动强度也会增大，在湍流强度不变的前提下增大颗粒惯性（增大颗粒密度或粒度）则会使颗粒滑移速度继续增大，这种增大趋势会逐渐减小；同时，颗粒速度脉动会减小。而且，当湍流强度较高时（约10%以上），颗粒滑移速度提高的空间越小。当湍流强度较小时，颗粒滑移速度提高的空间就越大。最后利用所得数据拟合出了颗粒滑移速度和颗粒速度脉动的预测公式。
矿物浮选;微细颗粒;运动机理;湍流环境
中国矿业大学;中国矿业大学(江苏)
硕士
流体力学
王利军
2020
中文
TD923
2020-11-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）