《基於數值和物理試驗的水力旋流器參數配置最佳化研究》是依託東北大學，由魏德洲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於數值和物理試驗的水力旋流器參數配置最佳化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏德洲
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
水力旋流器作為離心慣性力與重力複合力場的典型設備，廣泛套用於物料分離領域。就固體物料而言，旋流分離實質上是不同密度、不同粒度的顆粒在旋流複合力場中運動行為差異所致。對於任一給定粒群的旋流分離作業，旋流器流場對分離結果起決定作用，局部存在的高強度湍流和短路流是影響分離效率的關鍵，因此在水力旋流器分離作業中，通過結構參數和操作參數的合理配置，以減少甚至消除流場中的局部高強度湍流和短路流，對提高分離效率至關重要，但目前尚缺乏系統的相關研究。本研究首先利用流場測試等物理試驗方法獲取必需的流場數據，並以此為基礎，對流場數值計算方法的邊界條件和相關參數進行修正。其次利用數值方法系統研究結構參數和操作參數不同配置對水力旋流器內部流場的影響，進而確定獲得平穩流場的最佳參數配置。最後進行固體顆粒的數值和物理旋流分離試驗，以驗證最優參數配置的數值試驗結果。
結題摘要
水力旋流器作為離心慣性力與重力複合力場的典型設備，廣泛套用於物料分離領域。就固體物料而言，旋流分離實質上是不同密度、不同粒度的顆粒在旋流複合力場中運動行為差異所致。對於任一給定粒群的旋流分離作業，旋流器流場對分離結果起決定作用，局部存在的高強度湍流和短路流是影響分離效率的關鍵，因此在水力旋流器分離作業中，通過結構參數和操作參數的合理配置，以減少甚至消除流場中的局部高強度湍流和短路流，對提高分離效率至關重要，但目前尚缺乏系統的相關研究。本研究首先利用LDV等流場測試手段獲取必需的流場數據，然後對流場數值計算方法的邊界條件和相關參數進行修正。在此基礎上，利用數值方法系統地研究了結構參數和操作參數對水力旋流器內部流場和分離性能的影響，發現穩定的內部流場是水力旋流器正常分離的保證，並以此確定了水力旋流器最佳參數配置範圍。同時，考察了物性參數與關鍵結構參數間的互動作用，發現合理的參數配置可以減弱給料粒度波動對分離性能的不利影響。最後，針對鞍千礦業公司選礦廠粗細分級物料特性和分離目的，對Φ660mm粗細分級水力旋流器進行了系統地結構最佳化數值試驗，工業試驗研究結果表明結構最佳化後分級效率提高了5.53個百分點，驗證了數值試驗的準確性和可信性。本項目的研究結果加深了對水力旋流器分離過程的認識，明確了不同操作參數和結構參數對旋流器流場影響機制，確定了影響短路流和局部高強度湍流的關鍵因素，為旋流器選型設計提供了重要參考。
