圆柱水力旋流器内液固两相流的数值模拟

摘要

近年来，虽然对水力旋流器的研究已相当深入，但针对圆柱水力旋流器的研究却很少。由于圆柱水力旋流器无锥段，磨损小，所需压力降较小，而处理能力大等特点，在工业矿物处理流程中的应用越来越广。这种类型的旋流器下部也有循环流存在，固相颗粒在循环流中聚集而形成一个环流状流化床，从而有助于颗粒的分级，也能对具有相同粒度分布的不同密度的两种矿物进行有效分离。 本文采用混合模型建立了圆柱水力旋流器内液固多相流动的数学描述，并用雷诺应力方程模型描述湍流，针对圆柱水力旋流器内固相体积比大于10％的液固两相流流场进行三维数值模拟，获得了不同截面上的速度分布、压力分布以及不同时间的体积分布，并预测了其分离效率。通过对数值计算结果的分析和比较，证明数值模拟所用的计算模型是有效的，较好地反映了旋流器内液固两相流场的物理真实性。 在数值模拟的基础上对这种旋流器的流场进行了机理分析，结果表明第二相的存在不改变流场的分布规律，两相在径向方向上存在速度差：旋流器进口段分离效果最明显，柱段也有分离作用，底部则为离心沉降区，分离作用不明显；旋流器内的旋转流场中存在一内边界，其速度头为零；在旋流器内的进口处存在短路流，形成短路流的原因是进口处的液流相互碰撞，在筒壁附近形成了乱流；沿旋流器轴线方向，由于液体间的相互挤压，使得源汇交替出现，表明强制涡的轴线呈螺旋状；对于分离粒度则主要由分流比控制，而几乎不受第二相进口浓度的影响。这些研究成果对工程实践中圆柱水力旋流器的开发有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第1章绪论

第2章结构参数优化设计

第3章圆柱旋流器内流体的数学物理模型

第4章圆柱旋流器液固两相流数值模拟

第5章圆柱旋流器分离性能预测

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢