基于CFD方法的浮选机流场及叶轮动力学研究

叶轮是浮选机的动力输出部件,存在着由于湍流诱发的非线性振动问题。采用基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics-CFD)方法,数值预测KYF型浮选机流场的速度及压力分布,并得到其波动规律。对叶轮叶片表面所受流体力进行分析,揭示了浮选机搅拌叶轮流体力波动规律,并进一步探讨了叶轮转速对浮选机叶轮表面流体力的波动特性的影响。     

叶轮机械叶片表面粗糙度的研究进展

叶轮机械是一种以流体为工作介质、以叶轮为主要工作部件的旋转机械。在某些特殊工况下,叶轮叶片表面的粗糙度会逐渐增加。粗糙度的变化影响了叶片表面的边界层和流体绕流,进而会影响叶轮机械的性能。叶轮叶片表面粗糙度的形成主要是由于制造因素和特殊工况造成的;对其研究可以归纳为叶片整体粗糙度研究和叶片局部粗糙度研究。多数研究结果表明,叶片整体粗糙度的增加会削弱叶轮机械的性能,并且粗糙度越大其性能损失越严重;叶片局部粗糙度的增加所带来的影响却因其位置而异,有的局部粗糙度增加所带来的影响可以忽略,有的会降低叶轮性能,有的则可以提高其性能。     

浮选机叶轮工作参数对气泡尺寸分布特征的影响

气泡尺寸是衡量浮选动力学过程及其分选效果的重要依据。叶轮工作参数在根本上决定着流体通道大小和流体特性,进而影响气泡弥散和颗粒悬浮。本研究采用高速摄像机对KYF型浮选机内的气泡进行拍摄和尺寸分析,系统考查叶轮直径、叶轮离底间隙、叶轮转速3个因素两两交互对气泡尺寸分布特征的影响。结果表明,增大叶轮直径、缩小叶轮离底间隙、提高叶轮转速均可使气泡尺寸减小,同时也能改善气泡尺寸分布的均匀性;叶轮直径及离底间隙两个结构参数与叶轮转速之间具有显著的协同交互作用,在较低和中等叶轮转速下,叶轮结构参数对气泡尺寸特征的调控作用更为明显,叶轮转速则是在较小的叶轮直径和较大的叶轮离底间隙下影响更为显著;两个叶轮结构参数相比,叶轮直径对气泡尺寸的调控效应比叶轮离底间隙更显著,同时二者也有一定的交互作用,叶轮直径越大,叶轮离底间隙对气泡尺寸均匀性的影响越明显。研究结果可为浮选机内叶轮尺寸的选择和安装操作参数选取提供依据。     

工业泵叶轮的平衡分析

分析了工业泵叶轮不平衡的原因及不平衡对泵装置运转的影响,介绍了使叶轮平衡的两种方式及选择条件,举例说明了叶轮平衡方法的选择及过程.     

KYF浮选机叶轮-定子区流场分析

叶轮和定子是影响浮选机分选性能的最核心部件。运用CFD方法揭示了KYF浮选机叶轮-定子区的局部流场特征。叶轮叶片间出现了螺旋上升的涡流,而叶轮盘起到了稳流作用,流体平滑地从叶根高速流出。叶轮叶片的迎浆面边缘出现静压峰值,而叶轮盘叶根出口处次之,并解释了叶根出口处磨损严重的原因。分析了功耗、搅拌雷诺数、循环量和叶轮设计等关键设计参数间的影响规律。研究表明,在相同条件下,后倾叶轮的循环量明显大于前倾叶轮,而功耗却更低。     

应用Solidworks进行离心泵叶轮设计

应用Solidworks软件进行叶轮轴面投影和平面投影图绘制,并对流道中线进行准确等分;对两圆弧法绘制叶片平面投影图中相对液流角的计算误差会造成叶片不连续问题提出修正;最后介绍离心泵叶轮的三维建模方法,并展望了FLUENT流体分析软件和ANSYS有限元分析软件在新型叶轮研发方面应用的前景。     

渣浆泵副叶轮的研究

通过对副叶轮的工作过程进行理论研究,补充遮断阻力和运行临界值的影响,使副叶轮的计算方式更具实用价值。     

叶轮对称布置式多级泵轴向力平衡研究

基于对称布置叶轮多级水泵结构特点及轴向力产生原理的分析与研究;依据传统轴向力的平衡方式,得出了产生该种泵轴向力的原因,并结合应用实际介绍了传统轴向力方法,提出了一种有效地减小和平衡轴向力的结构,应用结果表明:该结构能较理想地解决轮对称布置的多级水泵的轴向力不平衡问题。     

叶轮不同布置形式的两级泵模态分析

利用UG软件建立两级给水泵叶轮的简化模型,将该简化模型导入ANSYS Workbench软件中,并对该模型进行动力学分析和模态分析。由于普通的叶轮平行布置会使装置产生很大的轴向推力,因此采用叶轮对称布置来解决轴向推力对装置造成的不良影响,并对改进后的叶轮进行模态分析。分析发现,改进后的叶轮布置其各阶固有频率与之前相差不大,其控制方式与控制策略可以沿用,并为后续的进一步改进与分析提供理论基础。     

Wemco浮选机叶轮叶片倾角的数值模拟

针对Wemco自吸式浮选机,采用CFD方法对叶片倾角β分别为前倾(-22.5°、-37.5°)、径向(0°)和后倾(22.5°、37.5°)浮选机的流场进行数值模拟,探讨了叶片倾角对浮选机内流场特征、湍动能和压力分布的影响,分析了不同转速下叶片倾角对Wemco浮选机循环量和功耗的影响。结果表明,叶片倾角对浮选机内流场结构影响较小,但对叶轮旋转区域的轴向速度、湍动能和压差等影响较大。叶片倾角为0°时,流体在叶轮旋转区域的轴向速度、湍动能和压差最大;叶轮循环量和功耗均随着转速的增加而增加,径向叶片比前倾和后倾叶片的循环量和功耗更大。     

适用于粗颗粒选别的浮选机叶轮动力学研究

粗颗粒矿物的浮选既要满足使矿物充分悬浮的强搅拌力要求,又要满足附着在矿化气泡上的矿物颗粒在强搅拌力作用下不致于脱落的要求。本文搭建了实验室动力学测试系统,研究了一种适用于粗颗粒矿物浮选的叶轮所需的流体动力学条件,在清水状态下测定了新型叶轮在浮选槽内各个流体动力学区域的流速,并与普通KYF叶轮进行对比分析,文中最后对新型叶轮在浮选槽内的浮选动力学进行了测试。通过研究表明新型叶轮在和普通KYF叶轮同一转速条件下能有效提高粗颗粒的输送高度,而其能耗却增幅较小,新型叶轮的空气分散度在1.5～2.5。     

对旋轴流式局部通风机叶轮的模态分析

以FBDC№9.0/2×30矿用防爆抽出式对旋轴流局部通风机(叶轮直径0.9 m,2级,单级功率30 kW)为研究对象,按照一定的简化原则,利用有限元分析软件─ANSYS对其叶轮建立了接近实际的三维有限元计算模型,经过模态分析,确定了叶轮的振动特性,得出了叶轮的前6阶固有频率和模态振型,结果表明该叶轮不存在共振现象。样机试验及用户的实际使用证实,叶轮的计算模型正确,分析结果可靠。计算和分析方法为轴流局部通风机叶轮的设计与进一步的动力学分析和研究提供了参考。     

固体颗粒粒径对输送泵叶轮磨损特性的影响

采用计算流体动力学与离散元耦合的方法,建立数值模型,对输送泵内固液两相流进行数值模拟。应用欧拉-拉格朗日模型和Archard磨损模型,考虑固液两相之间的相互作用,探究颗粒粒径对输送泵叶轮磨损的影响规律及作用机制。结果表明,叶片是输送叶轮中磨损较为严重的部件,磨损集中在长叶片工作面出口和叶片进口位置; 随着颗粒粒径增大,叶片进口的磨损不断加重,而叶片工作面的磨损量下降,颗粒撞击叶轮工作面的几率减小,颗粒易冲击短叶片。     

基于SolidWorks的罗茨风机叶轮参数化建模系统的开发

阐述了SolidWorks二次开发的必要性,介绍了SolidWorks二次开发的方法和思路。基于自动化技术,利用SolidWorks API接口程序、Visual Basic6.0高级编程语言和Access数据库,实现了罗茨风机叶轮的参数化建模系统的开发。本系统拓展了过去叶轮参数化设计的局限,不限于二叶和三叶叶轮的建模,能够实现圆弧型、渐开线型和摆线型等线型的各种叶数的建模,并能自动计算叶轮的重要性能参数,大大提高了工作效率。     

潜水搅拌器叶轮设计及搅拌流动研究

基于环流理论实现潜水搅拌器叶轮设计,应用Fluent软件对其产生的复杂搅拌流场进行数值求解。结果表明:搅拌器叶轮运行时产生旋向射流,利用体积流来输送液体。通过改变搅拌器叶轮的设计参数,对模拟结果进行对比分析,提出优化设计方案,现场运行效果良好,效益显著。