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流体力学在重选过程中的应用--嵩山重工选矿设备与石料生产线

流体力学在重选过程中的应用--嵩山重工选矿设备与石料生产线

        一、跳汰过程
        跳汰机中水流运动规律是研究和分析跳汰机工作的基础。跳汰机可看做一个不等断面的连通管,跳汰机内流体的运动是周期性的非定常流,各点的运动速度随时间而变,故流体具有当地加速度;由于流管各处的断面积不等,各点的运动速度还要随位置而变,故流动还具有迁移加速度。此外,跳汰室中的筛板及床层对水流运动将产生很大的阻力。推动水流运动的源动力,空气室内的压力也不是恒定的,而是时间的函数,各种阻力也是时间的函数。研究跳汰机中水流运动的基本规律时必须考虑到以上这些特点。利用计算流体力学的方法可计算出跳汰机各断面的流速及压力分布,从而为跳汰机结构设计及分选效果的预测提供必要的依据。
         1.理想流体模型
        图4-3-1给出的是筛侧空气室式跳汰机结构。选择跳汰机的某一断面,水流运动可简化为二维流动问题。考虑离开机体一定距离的流体流动,其惯性力远大于粘性力,因此可忽略动态运动过程。由第三章的讨论我们知道:若能得到势函数或流函数中的任意一个,流场的速度分布也就筛侧空气室式跳汰机结构清楚了,再由无旋条件下的柯西拉格朗日积分,流场的压力分布也就知道了。若设流函数为ψ,则流函数满足拉普拉斯方程,即只要给出方程的边界条件,就可求得方程的解。
        采用差分法可求解拉普拉斯方程。差分法是把流场划分为许多微小的网格,这些网格的交点称为节点;用有限个网格点上的函数值代表连续解,把偏微分方程离散化,然后用逐次逼近的方法求出差分方程的解。若用下标(i,j)标示节点,用上标(k)表示进行的是第k次迭代,则有即第k+1次迭代过程中的节点值全部由前一次迭代(第k次迭代)过程的节点值确定。只要给出一组满足边界条件的迭代初值,经过若干次迭代,响,图中各条曲线分别表示ψ=1、ψ=2、…、ψ=10时的流线。图4-3-2是空气室与跳汰室之比为1:1时的计算结果,在图中可以看出,大的空气室与跳汰室面积之比使得筛板上的水流运动状态较好,因此有利于物料的分层和分选,但空气室与跳汰室面积之比的增大,会增大占地面积,使设备的大型化困难。

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