發(fā)布時(shí)間：2019-09-18 10:19

【摘要】：礦產(chǎn)資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一,對(duì)其合理有效的進(jìn)行運(yùn)輸是利用礦產(chǎn)資源的重要環(huán)節(jié)。水力管道輸送因能適合復(fù)雜地形條件、對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞小、建設(shè)費(fèi)用低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)成為輸送礦物的首選方式。近年來由于環(huán)保要求越來越嚴(yán)格,同時(shí)考慮到高效利用資源,很多工程要求直接輸送含粗顆粒的物料(粒徑可達(dá)3mm-5mm)。粗顆粒物料極易在管道中淤積,使管道系統(tǒng)無(wú)法工作。因此,對(duì)于粗顆粒物料的水力輸送特性研究至關(guān)重要。本文基于實(shí)驗(yàn)室水力輸送管道試驗(yàn),利用粒子圖像測(cè)量技術(shù)(Particle Image Velocimetry,PIV),研究分析均勻粗顆粒及非均勻粗顆粒在管道斷面的濃度分布特征,得到結(jié)論如下:(1)通過PIV技術(shù),得到均勻粗顆粒和非均勻粗顆粒在管道斷面的濃度分布特征,以及顆粒在管道斷面的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像。(2)在設(shè)計(jì)試驗(yàn)條件下,均勻和非均勻粗顆粒在管道斷面的濃度分布形態(tài)均為Ⅱ型分布,顆粒最大濃度位置并非在管道底部,而是在高于管底的位置。(3)對(duì)不同流速下、不同粒徑的均勻粗顆粒的濃度分布數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn):對(duì)于粒徑相同的顆粒,隨著流速增加,最大濃度減小,最大濃度位置上移,顆粒在管道斷面的濃度分布趨于均勻。在同一流速條件下,粒徑越大,最大濃度位置越靠近管底部,顆粒在管道斷面的濃度分布越不均勻。(4)從受力角度出發(fā),考慮均勻粗顆粒在管道試驗(yàn)過程中所受到的有效重力、脈動(dòng)升力效應(yīng)、Saffman力、Magnus力、顆粒間的碰撞力以及顆粒與管壁之間的碰撞力,分析了均勻粗顆粒在管道斷面濃度分布特征出現(xiàn)的力學(xué)機(jī)制;引入一個(gè)表示綜合升力與有效重力比值的參數(shù)k對(duì)擴(kuò)散公式進(jìn)行修正,新的擴(kuò)散公式能同時(shí)解釋顆粒垂向濃度分布的兩種不同形態(tài),Ⅰ型和Ⅱ型。(5)對(duì)不同粗細(xì)顆粒數(shù)量配比條件下的非均勻粗顆粒在不同流速下的濃度分布數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn):顆粒在管道斷面的濃度分布均表現(xiàn)為Ⅰ型分布,相較于管道中僅有3mm顆粒的工況,加入粒徑為1mm顆粒的混合物料中粒徑為3mm的顆粒的最大濃度相對(duì)高度有所上升。在一定的顆粒數(shù)量比條件下,隨流速增加,兩種顆粒的最大濃度點(diǎn)相對(duì)高度均上升,且流速越大,粒徑為1mm的顆粒的最大濃度點(diǎn)相對(duì)高度的上升幅度越大;當(dāng)流速為1.5m/s時(shí),粒徑為3mm的顆粒的最大濃度點(diǎn)相對(duì)高度均高于粒徑為1mm的顆粒,當(dāng)流速為2.0m/s和2.5m/s時(shí),隨著顆粒數(shù)量比增加,粒徑為1mm的顆粒的最大濃度點(diǎn)相對(duì)高度逐漸靠近粒徑為3mm的顆粒的最大濃度點(diǎn)相對(duì)高度。計(jì)算了不同粒徑顆粒在不同流速下受到的碰撞力并對(duì)非均勻顆粒濃度分布特征進(jìn)行了分析和解釋,通過追蹤顆粒在管道中的運(yùn)動(dòng)軌跡和垂向脈動(dòng)速度佐證了顆粒受到的碰撞力對(duì)其濃度分布的影響。
【學(xué)位授予單位】：中央民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2537452