垂直管中双尺寸颗粒群的混合及分离规律研究

IMECH-IR > 流固耦合系统力学重点实验室

	垂直管中双尺寸颗粒群的混合及分离规律研究
	张岩 ; 任万龙 ; 张旭辉; 鲁晓兵
发表期刊	力学学报
	2023-04-14
页码	11
ISSN	0459-1879
摘要	深海能源的开发利用近年来受到各国关注，而深海矿石是深海能源的重要组成部分。本文以深海采矿的垂直管水力输送为研究背景，其管道内流的典型特征是颗粒级配宽且颗粒浓度高。宽级配特征下，管道内存在粗细颗粒混合及分离的现象，可能导致颗粒局部浓度增加，危害输送安全。因此，本文研究垂直管内双尺寸颗粒群的混合及分离机理。采用计算流体力学-离散元方法开展数值模拟，针对粗细颗粒尺寸差异大导致体积浓度计算不准确的问题，提出颗粒群体积浓度计算修正模型以及欧拉场到拉格朗日场的数据映射模型，并进行程序实现及模型验证。研究发现粗细颗粒混合及分离过程会造成颗粒群前后出现间断，并且增加颗粒群局部体积浓度及颗粒碰撞频率。本文还定义无量纲颗粒碰撞应力和流固相互作用应力，表征颗粒碰撞强度和流固相互作用强度。颗粒群混合到分离过程中颗粒碰撞应力显著增加，因此可通过颗粒碰撞应力曲线确定初始混合到完全分离的时刻。此外，流固相互作用的差异是引起粗细颗粒分离的根本原因。
关键词	垂直管道粗颗粒颗粒分离 CFD-DEM
收录类别	EI ; CSCD
语种	中文
项目资助者	国家自然科学基金(12132018) ; 中科院先导A项目(XDA22000000) ; 中科院青促会项目(2017027)资助项目
CSCD记录号	CSCD:7519766
论文分区	二类
力学所作者排名	1
引用统计	被引频次：1[CSCD] [CSCD记录]
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/91894
专题	流固耦合系统力学重点实验室
作者单位	1.中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室 2.中国科学院大学工程科学学院
推荐引用方式 GB/T 7714	张岩,任万龙,张旭辉,等. 垂直管中双尺寸颗粒群的混合及分离规律研究[J]. 力学学报,2023:11.
APA	张岩,任万龙,张旭辉,&鲁晓兵.(2023).垂直管中双尺寸颗粒群的混合及分离规律研究.力学学报,11.
MLA	张岩,et al."垂直管中双尺寸颗粒群的混合及分离规律研究".力学学报 (2023):11.

条目包含的文件		下载所有文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
JpC2023F026.pdf（877KB）	期刊论文	出版稿	开放获取	CC BY-NC-SA	浏览下载