【摘要】：浮選是在液相流場(chǎng)中通過氣泡將有用顆粒上浮帶出的一種分離工藝,在工業(yè)過程中有著廣泛的應(yīng)用,例如礦物、煤粉、塑料顆粒分選、廢紙脫墨回收以及廢水處理等。以典型的礦物加工工業(yè)為例,隨著高品位、易開采、易加工礦藏的逐漸減少,為了提高有用礦物顆粒的收率,通常將其磨得越來越細(xì)。這使得其浮選越來越難,主要原因在于浮選這一多相流過程非常復(fù)雜,其內(nèi)在湍流機(jī)理尚不完全清楚,尤其是固體顆粒與氣泡的碰撞過程,從而限制了浮選設(shè)備的優(yōu)化及其對(duì)微細(xì)礦物顆�；厥漳芰Φ奶嵘Ｗ髡呃孟冗M(jìn)的直接數(shù)值模擬方法和兩種離散相處理模型,系統(tǒng)研究了不同湍流狀態(tài)對(duì)固體顆粒與氣泡的分布特征及碰撞特性的影響規(guī)律。首先,簡(jiǎn)要介紹了用于連續(xù)相求解的多松弛時(shí)間格子波爾茲曼方法以及用于離散相運(yùn)動(dòng)求解的點(diǎn)顆粒模型和顆粒解析模型。其中,點(diǎn)顆粒模型基于假設(shè)求解顆粒運(yùn)動(dòng)方程,顆粒解析模型通過插值反彈格式來滿足顆粒表面的無滑移邊界條件。其次,詳細(xì)驗(yàn)證了所用數(shù)值方法的準(zhǔn)確性和可靠性。在算例中,三維均勻各向同性單相湍流場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)吻合很好,單個(gè)固體顆粒在靜水中沉降過程的顆粒解析模擬結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度吻合,此外,多顆粒氣泡在湍流中運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)顆粒模擬與文獻(xiàn)中的數(shù)值結(jié)果也有較高的吻合度。然后,在點(diǎn)顆粒模型框架下研究了不同湍流狀態(tài)對(duì)固體顆粒與氣泡分布特征及碰撞特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明,離散相的斯托克斯數(shù)接近1時(shí),固體顆粒和氣泡都呈現(xiàn)出明顯的局部富集特征,但在對(duì)碰撞核的影響方面,湍流的輸運(yùn)效應(yīng)相對(duì)于離散相的局部富集效應(yīng)一直占據(jù)主導(dǎo)地位,即碰撞核總是隨著湍流強(qiáng)度的增加而增加。此外,還研究了氣泡直徑、固體顆粒直徑與密度對(duì)碰撞特性的影響規(guī)律。最后,在顆粒解析模型框架下對(duì)離散相碰撞核的湍流效應(yīng)進(jìn)行了研究。在零重力和低密度比的假設(shè)下,進(jìn)行了離散相分布特征的量化與碰撞特性的統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明,徑向分布函數(shù)和徑向相對(duì)速度皆有較大偏差,運(yùn)動(dòng)學(xué)碰撞核計(jì)算失準(zhǔn),但通過與點(diǎn)顆粒模型預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比發(fā)現(xiàn),動(dòng)力學(xué)碰撞核計(jì)算合理,并進(jìn)而給出了不同湍流狀態(tài)下的碰撞效率。
【圖文】：

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圖３－１邋ｚ＝邋１２８．５位置處的吁平面速度矢量云圖逡逑ｎｊｉ逡逑Ｉ逡逑｜１逡逑＂０邐６４邐１２８邐１９２邐２５６逡逑Ｘ逡逑圖３－２邋ｚ＝邋１２８．５位置處的ｗ平面潤(rùn)量云圖逡逑２２逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD923

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本文編號(hào)：2707572