搅拌浸出槽的CFX数值模拟研究.pdf

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1、第11卷第3期矿业工程2013年6月MiningEngineering59搅拌浸出槽的CFX数值模拟研究余良英幸福堂张小峰(武汉科技大学，冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北武汉430081)摘要：采用CFX对搅拌浸出槽进行了模拟研究和分析。用DM建立模型，用非结构化网格进行网格划分，用欧拉多相流方程及k一￡模型模拟内部流场。其所选模型能较准确的反应搅拌浸出过程中内部的流场，对研究改进搅拌浸出槽的设计有重要意义。关键词：CFX；搅拌浸出槽；固一液两相流；流场分析中图分类号：TP352文献标识码：A文章编

2、号：1671—8550(2013)03—0059—030引言1CFX模拟研究针对我国含钒页岩现有提钒装备存在的问题，1．1OFX简介围绕着含钒页岩提取大型化装备及工艺过程控制项CFX采用了基于有限元的有限体积法，在保目提出高效提钒技术。本文主要工作是根据流态化证了有限体积法的守恒特性基础上，吸取了有限元浸出设备开发，进行计算机仿真技术的模拟。浸出法的数值精确性。CFX可用于求解不可压、可压设备种类多样，但普通的机械搅拌、槽浸等浸出设流体；压、跨、超音速流体；定常、非定常流动；备处理能力低、设备内壁防腐及工艺操作困难

3、，须层流、湍流，湍流模型包括零方程模型、一方程模开发同时满足耐热、耐腐蚀及耐磨损的新型流态化型k—e、RNGk一￡模型、SST(ShearStress浸出设备，满足浸出作业的特殊需求十分必要。浸Transport)模型、雷诺(Reyonlds)应力模型、出搅拌槽作用是在原料充分磨细的条件下，让其与DES、LES；浮力驱动流；非牛顿流；化学反应动浸出剂在激烈的搅拌下进行混合，使有价元素变为力学；多组分流动；多相流分析；燃烧分析；相间可溶性的化合物进入液相中，从而达到搅拌浸出的传热、传质模型；流固耦合技术和并行计算等。

4、目的。因此，搅拌浸出在石煤提钒过程中有着重要1．2模拟方法及模型简介的作用。搅拌槽内多相流动的传统研究方法是通过1．2．1搅拌区域模拟方法实验测量获得一些宏观、时均的流体动力学参数，浸出搅拌槽在模拟中面临的最大挑战是由液利用无量纲数对测量结果进行关联，得出经验或半面、器壁、搅拌桨和搅拌轴所围成的流动域的形状经验关联式。实验测量一般仅能获得少量的流动信是随时间变化的。为了了解静止的挡板和运动桨叶息，无法提供搅拌槽内多相流体动力学特性的完整之间的相互作用，许多学者提出了不同的解决办细节，难以获得在颗粒尺度上的机理性认识

5、_】J。虽法，其中主要包括：“黑箱”模型法(IBC——然对其有许多的试验和理论研究，但有关的理论和ImpellerBoundaryCondition)，内外迭代法涉及计算方法仍不完善，因此，计算流体力学(IO——Inner—Outer，method)，滑移网格法(CFD)用于研究搅拌浸出设备，可以节约大量的(SM——SlidingMesh)，多重参考系(MRF——时间、人力和物力，对未来搅拌浸出槽的研究开发Multi—RefernceFrame)等。根据研究可得到，与利用有很大影响。本模拟采用多重参考系法。该方法是

6、一种稳态流场的计算方法，采用两个参考系分别进行计算，多重参考系法划分的两个区域没有重叠的部分，不再需要内外迭代过程。桨叶所在区域是以桨叶速度旋转收稿日期：2012—12—27的参考系，其他区域使用静止参考系，用来计算叶作者简介：余良英(1987一)，女(汉族)，湖北钟祥人，武汉科技大学研究生，主要学习方向为大气污染控制工程。轮区以外的流动场。两个不同区域内速度的匹配直60矿业工程第11卷第3期接通过在交界面上的坐标系转换来实现，因而使计——混合模型(themixturemode1)。该模型算变得更加简单。非常简单，

7、认为多相是对称的，即所有相都是连续1．2．2多相流模拟方法及湍流模型相。较为适合作为一级近似值或作为用户提供的计湍流模拟常用的方法[3有直接模拟(DNS)、算不分散液一液流或气一液两相流界面传递模型的大涡模拟(LES)、Reynolds平均法(RANs)等。基础。本模拟采用Reynolds平均法中的涡粘模型标准的——自由表面模型(thefreesurface?k一￡模型。Reynolds平均法的核心是不直接求解mode1)。自由表面流指的是一个多相流体(一般瞬时的N—S方程，而是想办法求解时均化情况下，指水和空气)

8、是分开的一个独特的解析接Reynolds方程。Reynolds’是目前使用最为广泛的口。而自由表面模型适用于自由表面流。如果其中湍流数值模拟方法。目前，常用的湍流模型有两大一相在另外一相里面有拖带行为，则颗粒模型和混类：Reynolds应力模型和涡粘模型。合模型亦可用于该流动的模拟。CFX中有两种不同的多相流模型L4]，欧拉一——拟均相模型(thehomog