似膏体料浆管道输送层流状态下的数值模拟分析 .pdfVIP

学兔兔 2012年第 l1期 煤 炭 工 程 似膏体料浆管道输送层流状态下的数值模拟分析 赵卫强 ，黄玉诚 ，张 谛 ，吕艳奎 (1．中国矿业带大学 (北京)资源与安全学院，北京 100083； 2．北京工业职业技术学院，北京 100042) 摘 要：似膏体充填料浆在管道输送过程 中有其独特的动态特征。论文将利用流体模拟软件 FLUENT对似膏体充填料浆在管道输送过程 中动态特征的数值模拟方面(着重模拟流动过程 中的 速度场及压力场的分布与变化情况)作一些尝试和探讨。 关键词：似膏体料浆；管道输送 ；层流状态；模拟分析 中图分类号：TD823．7 文献标识码 ：A 文章编号：1671～0959(2012)11．I)095．()4 “似膏体充填”作为一种新型的充填模式 ，其充填料 砂的密度 为 2．56×10k m ，粉煤 灰 的密度为 2．32X 浆质量浓度可达 72％ ～80％，属于高质量浓度浆体。似膏 10’k m 。 料浆配制成为胶结剂含量3％、河砂与粉煤灰质 体 (高浓度)充填料浆的输送同样采用管道水力输送的方式。 量含量之比为7：3、质量浓度为78％的形似牙膏状的浆体。 同传统的长距离管道输送相 比，似膏体充填料浆在管道中 其密度约为 1875．0kg／m 。 输送的水力学性质更为复杂，如管输中存在的爆管、堵管、 1．2 似膏体管输模拟参数 管道磨损过快等问题和如何实现料浆管道输送的安全性、 本文研究的似膏体粘度选用Herschel—Bulkley粘度模型 连续作业的可靠性等等。 来表征。在 FLUENT模拟过程中，结合似膏体粘度实验数据 本文 旨在采用流体模拟软件对层流态的料浆进行模拟 分析，H—B粘度模型所需输入的参数及其数值见表 1。 分析，为深入研究高浓度料浆的动态特征和解决管输中存 另外，在本文研究的似膏体充填料浆 自流管输模型情 在的流动 问题 ，提供直观有力的数据资料。 况下，管道中某点的压力即为从 出口算起相应管段的压力 值及阻力损失。 1 似膏体的FLUENT流体物理性质 在进行数值模拟实验计算时，还会用到如热传导率 、 1．1 充填材料的选用 等压比热等参数。但是，在对似膏体管道输送过程中，管 本文研究所使用 的似膏体充填材料主要是由胶结剂和 道 内外温差很小或是等温的，几乎对管道流动模拟实验的 骨料组成。胶结剂采用新的胶凝材料——凝石材料，其密 结果没有影响，因此在管道流动模拟过程中，可以不考虑 度为3．1×10k m ；骨料是由河砂和粉煤灰组成，其中河 热量交换方面的影响。 表 1 似膏体管输相关模拟参数 1．3 似膏体管输的数学模型 为液相，固体颗粒为固相；相间无滑移；颗粒相为连续介 似膏体充填料浆在管道输送过程 中具有 良好的宾汉体 质，温度为常温。 特性，其流型即为宾汉塑性体。通过对 FLUENT中三种多 2．1 模型的建立 相流模型的分析和比较，综合似膏体料浆的浆体组成特征， 建模及网格划分工作在 GAMBI~．0中完成。对于二维 似膏体管输的FLUENT数学模型，选用欧拉模型。 网格，在管道固壁上网格节点是以等距离划分的，节点间间 距为7mm；而出入 口管道断面上采取节点间距等比分布的方 2 模型