我國是煤炭儲存和消費大國,煤炭的清潔生產(chǎn)對環(huán)境至關(guān)重要。近20年來,重介質(zhì)旋流器（Dense Medium Cyclone,DMC）因具有設備占地面積小、本身無運動部件、分選效率高、處理量大等優(yōu)點,被廣泛應用于煤礦分選過程中。DMC能提升煤的分選效率并有效去除雜質(zhì),提高煤產(chǎn)品的質(zhì)量,減少煤燃燒產(chǎn)生的SOx、NOx等污染物,降低對大氣環(huán)境的污染。大直徑重介質(zhì)旋流器工業(yè)應用廣泛,對其幾何結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化具有十分重要的研究意義。本文擬從蝸殼入口結(jié)構(gòu)及渦核破碎翼結(jié)構(gòu)入手,對大直徑DMC結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。用于研究DMC的方法包括實驗和數(shù)值模擬,考慮到實驗研究所需成本較大,本文擬采用計算流體力學（CFD）方法對蝸殼入口結(jié)構(gòu)DMC及內(nèi)置渦核破碎翼結(jié)構(gòu)DMC進行數(shù)值模擬研究。研究過程中,多相流模型（Mixture）被用來模擬重介質(zhì)和空氣柱,雷諾應力模型（RSM）被用來模擬流場的湍流運動,拉格朗日追蹤模型（LPT）被用來追蹤流場中顆粒的運動,并通過CFD軟件二次開發(fā)輸出顆粒受力數(shù)據(jù),另有粘度模型被用來修正重介質(zhì)懸浮液的粘度。這些模型經(jīng)實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果的對比驗證,隨后用來研究入口蝸殼包角、入料壓頭及渦核破碎翼對... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

重介質(zhì)旋流器工作機理圖

圖 1-2 技術(shù)路線圖1.5 論文提綱論文圍繞研究路線展開論述，共分為六個章節(jié)。第一章——緒論。本章節(jié)先闡明了重介質(zhì)旋流器的研究背景和研究意義，隨后介紹了重介質(zhì)旋流器選煤的基礎(chǔ)理論和工作機理。基于此，明確了本文研究目的和研究內(nèi)容，對技術(shù)路線進行了設計。第二章——重介質(zhì)旋流器研究綜述。該章節(jié)按時間序列對重介質(zhì)旋流器在國內(nèi)外的發(fā)展歷程進行了簡要介紹，就國內(nèi)外學者的研究進展進行闡述。隨后，對當前重介質(zhì)旋流器的多相流研究現(xiàn)狀和幾何結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀做文獻綜述，明確本文研究要點。第三章——重介質(zhì)旋流器模擬方法和模型介紹，確定數(shù)值模擬的整體過程。設計不同蝸殼包角 DMC、內(nèi)置渦核破碎翼的 DMC，完成網(wǎng)格繪制以及確定模擬條件�；趯嶒灪蛿�(shù)值模擬結(jié)果對比，對模型進行驗證，隨后采用 CFD 方法完

確定了本課題中重介質(zhì)旋流器的性能優(yōu)化研究內(nèi)容及幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)設定；最后，就數(shù)值模擬的研究結(jié)果進行驗證，確定仿真模型的可靠性。3.1 模型建立考慮到重介質(zhì)旋流器中流場的復雜性，模擬過程分為三步，如圖 3-1 所示。第一步計算中涉及到氣液兩相，即入口固定密度混合液以及空氣兩相；其中湍流流場的模擬采用雷諾應力模型（RSM），而混合液和空氣的氣液兩相自由界面的模擬則采用流體體積模型（VOF）。經(jīng)由這一階段的模擬，可獲取空氣柱（空氣體積分數(shù)大于 90%的區(qū)域）的初始位置以及初始流場速度分布。第二步的計算中，在水氣兩相計算的基礎(chǔ)上，另加了八種顆粒相來模擬重介質(zhì)中包含的八種不同粒徑的磁鐵礦、非磁鐵礦顆粒的運動。選擇 Mixture 多相流模型代替 VOF 模型，模擬氣液固多相流場，其中粘度模型被來修正重介質(zhì)懸浮液的粘度。在這一步計算中，重介質(zhì)旋流器中流場的密度分布、溢流分流比、壓頭、密度偏差等信息能夠獲得。


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