基于CFD的螺旋溜槽流场及颗粒运动行为数值模拟

为了探明螺旋溜槽的流场特征及不同矿物颗粒分选时的行为规律,基于CFD理论,采用k-ε湍流模型、VOF多相流模型和离散相耦合等方法,对直径为300 mm的螺旋溜槽进行流场和颗粒运动行为的数值模拟,进而探讨了螺距和给矿流量对它们的影响。结果表明,螺旋溜槽流场中的水相流速呈明显的条带状分布,其速度值沿槽深方向逐渐升高,沿径向从内向外逐渐增大;湍动能在径向上以类似于椭圆环状分布,外缘的紊流度从上至下逐渐升高;在相同的流场条件下,颗粒运动速度极值与密度大小呈负相关;螺距增大后,水层厚度不变,而水相流速和湍动能相应增加,颗粒的运动速度也明显增加,这有利于加速粒群的分带和分选;给矿流量对水层厚度、流速和湍动能的大小均具有明显影响,但对流场分布特征影响较小,而颗粒运动的随机性与该因素呈正相关,即流量增大会导致粒群分带延迟,影响分选。

选矿数值试验研究发展现状及趋势

目前,选矿试验研究仍停留在实验室试验的层面上,完成一项研究需要耗费大量的人力、物力和时间,而计算机数值模拟具有不需实验设备、不需重复试验、可避免干扰因素对试验的影响等突出优点,如今已逐渐成为科学研究不可或缺的有效手段。在矿物加工研究领域,计算流体力学(CFD)方法、离散元法(DEM)、CFD-DEM耦合等数值模拟方法被越来越多地应用于分选空间中单相流和多相流的数值模拟之中。为给选矿工作者进行选矿数值试验研究提供参考,综述了选矿试验研究及其数值模拟研究的发展现状,分析了探索选矿数值试验研究的必要性,并分别对分选空间中的流场特征数值模拟、磁场特征数值模拟、颗粒在分选空间的运动行为数值模拟等关键问题的研究现状进行了详述,在此基础上提出了选矿数值试验的重点研究内容和发展方向。