粗顆粒固液兩相管流的數(shù)值模擬.pdf

1、深海礦產(chǎn)資源廣泛分布于數(shù)千米以下的海底，且其存儲(chǔ)量之大，極具開發(fā)價(jià)值。目前深海礦產(chǎn)提升技術(shù)中公認(rèn)較為可靠且最具工業(yè)前景的便是水力提升技術(shù)，這也將是我國(guó)深海采礦技術(shù)發(fā)展的主要方向。粗顆粒的水力運(yùn)輸涉及到了固液兩相流動(dòng)的問題，較之單相流動(dòng)復(fù)雜得多，不僅需要增加研究的參數(shù)而且相間能量的傳遞也極其復(fù)雜。本文將以深海多金屬結(jié)核水力提升系統(tǒng)為研究背景，對(duì)粗顆粒礦石在管道中隨流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行研究，并根據(jù)固液兩相流的機(jī)理與特性，深入探討粗顆粒固液兩相

2、流管道各項(xiàng)輸送參數(shù)的變化規(guī)律。這項(xiàng)研究工作不僅為水力提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，而且對(duì)于促進(jìn)固液兩相流體輸送技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有重要意義。
　　 本文根據(jù)長(zhǎng)沙礦冶研究院的礦漿泵提升實(shí)驗(yàn)，對(duì)粗顆粒固液兩相管流建立了簡(jiǎn)化物理模型，并通過工程計(jì)算語(yǔ)言Fortran77編制了相應(yīng)計(jì)算程序。該程序的計(jì)算采用歐拉--拉格朗日數(shù)值方法，基于顆粒軌道模型對(duì)管道的粗顆粒固液兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬，可以直觀地反映粗顆粒在輸送管道中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和軌跡。通過

3、對(duì)靜態(tài)豎直圓管和彎管以及周期平移振動(dòng)豎直圓管的粗顆粒固液兩相流進(jìn)行模擬，并以動(dòng)畫方式直觀地顯示粗顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。本文主要分析研究了靜態(tài)豎直圓管中不同體積濃度粗顆粒在各種提升流速條件下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及規(guī)律，擺動(dòng)豎直管中不同振動(dòng)周期條件下粗顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，以及任意彎管中粗顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。同時(shí)提出了保證顆粒正常運(yùn)輸?shù)淖钚√嵘俣?，顆粒粒徑對(duì)提升的影響，以及結(jié)合本文提出的提升效率概念選擇最佳提升速度。
　　 此外，本文還對(duì)長(zhǎng)沙礦冶研究