煤系微细高岭石颗粒沉降曳力系数的研究

摘要

经模拟和试验研究了煤系微细高岭石颗粒的沉降终端速度;运用应用统计学对煤系微细高岭石颗粒形貌属性进行了统计分析和定义;基于颗粒的形貌特性,修正了颗粒的三维球形因子(Φ)和二维球形因子(X),并构建介观高岭石沉降曳力系数模型C_(d-Φ)和微观高岭石沉降曳力系数模型C_(d-X);运用计算流体力学-离散元法(CFD-DEM)耦合的方法数值模拟和高清沉降拍摄系统记录颗粒沉降过程,验证新构建曳力系数模型的准确性.结果表明:30~500μm煤系微细高岭石颗粒的沉降终端速度约为0.668~79.200 mm/s;30~500μm粒径范围内,煤系高岭石颗粒片块状颗粒数量占比超过50%,且长宽比为1~2的颗粒数量占比为84.6%,其平均值为1.70;假设颗粒长宽比为1.70,推算出30~500μm煤系高岭石颗粒Φ为0.5912,X为0.8131;介观高岭石沉降曳力系数模型相对误差在10%以内,适用于研究30~500μm煤系高岭石颗粒沉降过程.