選礦設(shè)備浮選機(jī)內(nèi)多相流動(dòng)的數(shù)值研究
今天我們開(kāi)元機(jī)械給大家談一下選礦浮選設(shè)備浮選機(jī)的浮選過(guò)程，主要談內(nèi)部多相流動(dòng)的數(shù)值研究情況，以便大家對(duì)選礦設(shè)備浮選機(jī)有一個(gè)深入的了解。
對(duì)客觀事物進(jìn)行合理的抽象化處理有助于人們對(duì)事物本身更深層次的理解。數(shù)值模擬正是建立在對(duì)客觀現(xiàn)象、事物抽象化理解的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種全新研究方法，它大大提高了人們對(duì)實(shí)際問(wèn)題的理解能力，豐富了科學(xué)工作者的理論研究方法，成為人類認(rèn)知世界的有力工具。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)值模擬的過(guò)程大致可以分為以下幾步：
1、物理模型的抽象與簡(jiǎn)化：通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，忽略一些對(duì)結(jié)果影響較小的次要因素，突出欲解決的主要矛盾，完成對(duì)物理模型的抽象：
2、數(shù)學(xué)模型的建立：包括建立基本的守恒方程組，確定邊界條件，選定合適的模型或封閉方法等：
3、問(wèn)題的求解：首先完成數(shù)學(xué)模型的離散化，然后制定求解方法，研究計(jì)算技巧等；
4、數(shù)值模擬程序的實(shí)現(xiàn)：根據(jù)離散化的數(shù)學(xué)模型和己制定的求解方法編寫(xiě)計(jì)算程序，完成調(diào)試工作，得出收斂且合理的計(jì)算結(jié)果；
5、數(shù)值模擬結(jié)果的驗(yàn)證與評(píng)價(jià)：將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果或?qū)嶋H數(shù)據(jù)進(jìn)行直接或間接比較，以評(píng)價(jià)數(shù)值模擬結(jié)果的有效性；
6、數(shù)值模擬程序的改進(jìn)；根據(jù)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較得出的初步評(píng)價(jià)，對(duì)數(shù)學(xué)模型和求解策略進(jìn)行改進(jìn)，直到獲得滿意的計(jì)算結(jié)果；
7、數(shù)值模擬結(jié)果的分析與應(yīng)用：分析數(shù)值模擬的結(jié)果，結(jié)合研究目標(biāo)，尋找出解決主要矛盾的最佳方案并將之應(yīng)用到實(shí)踐中去。
由于充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)內(nèi)氣固液三相流相互之間存在著復(fù)雜的相互影響，這種復(fù)雜性制約著對(duì)浮選機(jī)內(nèi)三相流動(dòng)特性的認(rèn)識(shí)。所以，對(duì)氣圃液三相流動(dòng)特性精確的物理和數(shù)學(xué)描述就成為浮選設(shè)魯內(nèi)流特性研究的主題。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高、計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展、模型工程實(shí)用化模式理論的發(fā)展，為工程實(shí)用提供了一些較可靠的數(shù)值模型，如用擬均相來(lái)簡(jiǎn)化處理氣固液三相流體流動(dòng)：聞建平等提出了基于雙流體模型與分散模型相結(jié)合的E/E/L模型。這些模型在一些特定情況下，可以較滿意對(duì)流動(dòng)特性進(jìn)行模擬計(jì)算。近幾年興起的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法為浮選機(jī)的內(nèi)流研究提供了新的手段。
對(duì)三相湍流流動(dòng)的最根本模擬方法是在湍流尺度的網(wǎng)格尺度下求解瞬態(tài)三維Nvaier-stkoes方程的模擬，這不需引入任何模型。然而算機(jī)容量及速度尚難以解決。另一種要求稍低的方法是亞網(wǎng)格尺度模擬(Sub-Grid-Scale Simulation, SGS)，大渦模擬(LargeEddy Simulation，LES)，這也是從N-S方程出發(fā)，其網(wǎng)格尺寸比湍流尺度大，可模擬湍流發(fā)展過(guò)程的一些細(xì)節(jié)，但計(jì)算工作盛仍很大。目前，工程上常用的方法。仍然是由Reynolds時(shí)均方程出發(fā)的模擬方法，即“湍流模型”。
本文在總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外近幾年己發(fā)表的有關(guān)三相湍流流動(dòng)模型基礎(chǔ)上，對(duì)分散相顆粒與氣相的相間作用給予了考慮，以保證較準(zhǔn)確模擬浮選機(jī)的內(nèi)流問(wèn)題。對(duì)于由傳統(tǒng)的雷諾平均得到的標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，由于它采用了同向性湍流的假設(shè)，對(duì)浮選機(jī)內(nèi)三相流各相局部含率的模擬存在著不足。本文采用由更嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)方法得到的RNO k-e模型能較滿意地解決這個(gè)問(wèn)題。
基于上述分析，把氣固液三相的區(qū)別考慮在內(nèi)，即液相視為主相( Primary-phase)，氣相和固相視為次相(Seclondary-phase)．相同可以互相滲透和互相作用。將主相視為連續(xù)性，同時(shí)將離散顆粒和氣泡視為連續(xù)相的一部分，此時(shí)對(duì)混合相利用Eulerian方法計(jì)算，對(duì)于離散顆粒和氣相利用體積分?jǐn)?shù)和速度滑移方法進(jìn)行約束，建立了氣固液三相流動(dòng)的Mixture模型?；旌舷嗟挠行д扯仁怯?jì)算過(guò)程中不能回避的一個(gè)因素，根據(jù)前人的研究成果，將氣圃渡三相表示為一混合連續(xù)相牯度函數(shù)。分散相的相間滑移速是混合多相流模型的重要參數(shù)，它與連續(xù)相和分散相間的滑移速度有一定的區(qū)別。對(duì)氣相和固相的相間直接作用進(jìn)行較準(zhǔn)確地計(jì)算，采用Schillelr和Naumann的思想，把相間作用的曳力系數(shù)視為一個(gè)基本的函數(shù)。應(yīng)用質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和體積分?jǐn)?shù)方程進(jìn)行流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算，利用RNGk-e湍流模型模擬混合相湍動(dòng)對(duì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響。www.milanedu.com
