泥沙分选装置分选流场数值模拟

摘要

为了对泥沙分选装置分选流场及泥沙颗粒运动规律进行系统的了解，本文利用数值模拟技术，对泥沙分选装置工作状态进行了计算和分析，比较不同工况下的流场特性并将加入泥沙颗粒后的计算结果与物理试验结果进行对比，为了解泥沙分选装置的工作特性及技术改造提供了技术支持。鉴于装置内部流场为旋流场，本文在RNG k-ε湍流模型的基础上，采用多重参考系模型实现了对流场内部搅拌区域的划分，利用SIMPLEC算法求解方程，并通过离散相模型（DPM）实现了加入固体相颗粒后流场的模拟计算。
　　本文通过对泥沙分选装置清水流场进行了模拟计算，得到了XY及XZ方向平面上的流线分布，发现XZ平面上流线绕中心轴转动的，中心处XY平面上存在四个循环区域，并推测出流场内整体流线呈循环式绕中心轴转动；同时得到了流场内部的速度分布状态，包括径向及水平向的速度分布规律，发现中心轴处的速度分布规律性与其他半径处不同；通过对不同工况的模拟，对比了搅拌叶片转动频率和分选筒高度对流场分布及速度场的影响，发现搅拌叶片转动频率不影响流场内流线分布状态，但对速度场有较大影响，同时发现分选筒高度只影响XY平面的流场分布状态，并且其对速度场的影响在不同高度处是不同的。在利用DPM模型对加入等质量泥沙颗粒分选流场的模拟结果中，得到了粗、中、细沙在分选装置内部的运动规律，发现不同粒径泥沙在流场中一共存在三种运动趋势；同时得到了数值模拟下粗、中、细沙孔的粗中细沙百分率，通过与物理试验结果对比发现数值模拟的分选效果要优于物理试验结果。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 装置结构简介

1.3 旋流场数值模拟研究现状

1.4 本文研究主要内容

第二章 数值计算理论基础

2.1 计算流体力学

2.2 数值计算模型

2.3 边界条件

2.4 离散方法

2.5 本章小结

第三章 计算模型的建立与网格划分

3.1 模型建立

3.2 网格划分与无关性检查

3.3 本章小结

第四章 泥沙分选装置清水流场数值模拟

4.1 参数设定

4.2 装置内整体流场分析

4.3 搅拌叶转动频率对分选流场的影响

4.4 分选筒高度对分选流场的影响

4.5 本章小结

第五章 基于离散相的泥沙分选装置泥沙分选数值模拟

5.1试验结论与模拟参数设置

5.2 颗粒轨迹与分选效果

5.3 搅拌叶片转动频率在数值流场中对分选效果的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果