选矿设备浮选机内多相流动的数值研究

今天我们开元机械给大家谈一下选矿浮选设备浮选机的浮选过程，主要谈内部多相流动的数值研究情况，以便大家对选矿设备浮选机有一个深入的了解。

对客观事物进行合理的抽象化处理有助于人们对事物本身更深层次的理解。数值模拟正是建立在对客观现象、事物抽象化理解的基础上发展起来的一种全新研究方法，它大大提高了人们对实际问题的理解能力，丰富了科学工作者的理论研究方法，成为人类认知世界的有力工具。一般来说，数值模拟的过程大致可以分为以下几步：

1、物理模型的抽象与简化：通过对实际问题进行合理的简化，忽略一些对结果影响较小的次要因素，突出欲解决的主要矛盾，完成对物理模型的抽象：

2、数学模型的建立：包括建立基本的守恒方程组，确定边界条件，选定合适的模型或封闭方法等：

3、问题的求解：首先完成数学模型的离散化，然后制定求解方法，研究计算技巧等；

4、数值模拟程序的实现：根据离散化的数学模型和己制定的求解方法编写计算程序，完成调试工作，得出收敛且合理的计算结果；

5、数值模拟结果的验证与评价：将计算结果与实验结果或实际数据进行直接或间接比较，以评价数值模拟结果的有效性；

6、数值模拟程序的改进；根据计算结果与实验数据的比较得出的初步评价，对数学模型和求解策略进行改进，直到获得满意的计算结果；

7、数值模拟结果的分析与应用：分析数值模拟的结果，结合研究目标，寻找出解决主要矛盾的最佳方案并将之应用到实践中去。

由于充气机械搅拌式浮选机内气固液三相流相互之间存在着复杂的相互影响，这种复杂性制约着对浮选机内三相流动特性的认识。所以，对气圃液三相流动特性精确的物理和数学描述就成为浮选设鲁内流特性研究的主题。随着计算机计算能力的提高、计算流体力学的发展、模型工程实用化模式理论的发展，为工程实用提供了一些较可靠的数值模型，如用拟均相来简化处理气固液三相流体流动：闻建平等提出了基于双流体模型与分散模型相结合的E/E/L模型。这些模型在一些特定情况下，可以较满意对流动特性进行模拟计算。近几年兴起的计算流体动力学计算方法为浮选机的内流研究提供了新的手段。

对三相湍流流动的最根本模拟方法是在湍流尺度的网格尺度下求解瞬态三维Nvaier-stkoes方程的模拟，这不需引入任何模型。然而算机容量及速度尚难以解决。另一种要求稍低的方法是亚网格尺度模拟(Sub-Grid-Scale Simulation, SGS)，大涡模拟(LargeEddy Simulation，LES)，这也是从N-S方程出发，其网格尺寸比湍流尺度大，可模拟湍流发展过程的一些细节，但计算工作盛仍很大。目前，工程上常用的方法。仍然是由Reynolds时均方程出发的模拟方法，即“湍流模型”。

本文在总结分析国内外近几年己发表的有关三相湍流流动模型基础上，对分散相颗粒与气相的相间作用给予了考虑，以保证较准确模拟浮选机的内流问题。对于由传统的雷诺平均得到的标准k-e模型，由于它采用了同向性湍流的假设，对浮选机内三相流各相局部含率的模拟存在着不足。本文采用由更严格的统计方法得到的RNO k-e模型能较满意地解决这个问题。

基于上述分析，把气固液三相的区别考虑在内，即液相视为主相( Primary-phase)，气相和固相视为次相(Seclondary-phase)．相同可以互相渗透和互相作用。将主相视为连续性，同时将离散颗粒和气泡视为连续相的一部分，此时对混合相利用Eulerian方法计算，对于离散颗粒和气相利用体积分数和速度滑移方法进行约束，建立了气固液三相流动的Mixture模型。混合相的有效粘度是计算过程中不能回避的一个因素，根据前人的研究成果，将气圃渡三相表示为一混合连续相牯度函数。分散相的相间滑移速是混合多相流模型的重要参数，它与连续相和分散相间的滑移速度有一定的区别。对气相和固相的相间直接作用进行较准确地计算，采用Schillelr和Naumann的思想，把相间作用的曳力系数视为一个基本的函数。应用质量守恒方程、动量守恒方程和体积分数方程进行流体流动结构的数值计算，利用RNGk-e湍流模型模拟混合相湍动对流动结构的影响。www.kyjx.com