【摘 要】
:
海泡石矿粉是被广泛应用于空气净化、航空航天、深海钻井等现代科学领域的非金属矿物材料,为获得高纯度的海泡石矿粉,深加工过程中常通过气力输送装置进行分级提纯。弯管是海泡石矿粉气力输送装置中的重要部件,受弯曲结构的影响,弯管处流场和颗粒流动状态复杂,弯管内海泡石矿粉气固两相流动状态直接影响着气力输送装置后续的提纯分级工作性能。因此,本文基于海泡石矿粉颗粒自身的物理和力学特性参数,通过理论分析、数值模拟和
【基金项目】
:
国家自然科学基金项目“介观尺度下海泡石矿粉射流研究与提纯分级装备设计(51775468)”; 湖南省教育厅科学研究基金“基于格里菲斯强度理论的海泡石裂纹扩展粉碎机理研究(20A505)”;
论文部分内容阅读
海泡石矿粉是被广泛应用于空气净化、航空航天、深海钻井等现代科学领域的非金属矿物材料,为获得高纯度的海泡石矿粉,深加工过程中常通过气力输送装置进行分级提纯。弯管是海泡石矿粉气力输送装置中的重要部件,受弯曲结构的影响,弯管处流场和颗粒流动状态复杂,弯管内海泡石矿粉气固两相流动状态直接影响着气力输送装置后续的提纯分级工作性能。因此,本文基于海泡石矿粉颗粒自身的物理和力学特性参数,通过理论分析、数值模拟和实验对海泡石矿粉在弯管内气固两相流动特性进行研究。本文主要研究内容如下:(1)海泡石矿粉颗粒物理特性检测。采用粉末综合性能检测仪、超景深显微镜、斯托默粘度计、应变式直剪仪分别对海泡石矿粉颗粒的运动粘度、密度、粒径等参数进行检测。为后续构建运动方程和数值模拟提供数据支持。(2)海泡石矿粉颗粒在弯管内气固两相流计算数学模型建立。首先建立颗粒相与气体相的基本流体动力学方程。其次分别采用雷诺平均法Realizable k-ε湍流模型和大涡模拟(LES)求解气相流体运动方程,然后对海泡石颗粒受力情况进行分析,基于离散相模型DPM构建了弯管内海泡石颗粒气固两相耦合控制方程。(3)海泡石矿粉颗粒在弯管内气固两相流动数值模拟分析。主要采用LES-DPM双向耦合模型,运用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件对不同弯曲角度、弯径比、不同入口速度和不同粒径的弯管内海泡石矿粉颗粒气固两相流动特性进行仿真分析。并通过正交试验仿真分析气固两相流动特性主要影响参数,获得特定条件下合适的输送参数。(4)海泡石矿粉颗粒在弯管内气固两相流动PIV实验研究。搭建弯管内海泡石矿粉气力输送PIV实验平台,进行不同弯曲角度、弯径比、不同入口速度弯管内海泡石矿粉颗粒气力输送实验,获得的粒子轨迹、压降、速度分别与仿真进行对比。通过以上研究表明,本文构建的气固两相耦合模型可以有效预测海泡石矿粉在弯管内气固两相流动特性,大涡模拟相较于雷诺平均法Realizable k-ε湍流模型可以较为清晰的反映弯管内流场复杂流动情况,并为不同结构和工艺条件下弯管内海泡石矿粉进行悬浮气力输送提供合适参数选择依据,对后续开展海泡石矿粉颗粒分级提纯和非金属矿物物料在弯管中悬浮输送中颗粒沉积分散机理研究具有重要意义。
其他文献
金纳米团簇具备独特的物理、化学性质,因其在医学、发光、催化、纳米电子学等领域的巨大的应用潜力而引起研究者们广泛关注。硫醇配体保护的金纳米团簇具有的异构化现象和可控制温度等条件使其在两个异构体之间转变,一直是金团簇领域的研究热点之一。本文通过密度泛函理论(DFT)计算方法,针对金纳米团簇异构体和一系列手性对映体可能的异构化机理进行了详细研究。研究内容主要分为以下两部分:第一部分:通过密度泛函理论研究
碳化聚合物点(CPDs)作为一种优秀的荧光物质,因其高荧光量子效率、低成本、化学惰性、低细胞毒性、光稳定性和出色的生物相容性被广泛的应用在有机发光二极管(OLED)、荧光探针以及生物成像等领域。本论文中,将碳化聚合物点与液晶相结合,通过在碳化聚合物点的表面接枝传统液晶分子制备了两种聚集态发光液晶,并进一步研究了发光液晶结构与性能的关系以及表面修饰液晶对其光学性质的影响。具体工作主要从以下两个方面展
手性对映体识别是一种特殊的化学生物识别,在化学和生物领域受到了越来越多的关注,成为了现阶段的分析研究热点。目前有多种分析手段成功的实现了手性对映体的识别过程,让我们对手性对映体识别有了充分的认识和了解。探究了不同分析手段的识别过程和识别机理,这些对于生命过程研究、不对称合成、新药研发、生物环境监测等都具有重要的科学意义和实际价值。本文主要对电化学分析手段的新传感界面进行了研究,建立了三种有效的手性
手性在自然界中广泛存在,在生命过程与生物体系中具有重要意义。近年来,具有手性发光性能的圆偏振发光材料因其在3D显示、信息储存以及防伪加密等领域有广泛地应用前景而受到越来越多的关注。如何提升圆偏振发光材料的发光不对称因子(glum)是促进其应用的关键问题。通过非共价相互作用驱动的手性超分子聚合物可有效地提升手性发光材料的圆偏振发光性能。然而,常规非共价作用驱动的超分子聚合物由于有序度较低,很难对其结
锂离子电池(LIBs)由于能量密度高等优势成为便携式电子产品的主要电源。然而,由于锂资源的不断消耗,迫切需要探索一种资源丰富的新元素来替代锂。钠由于在地球上储量丰富,分布广泛,并且化学性质与锂相似,使钠基储能器件成为极具潜力的下一代储能装置。钠离子电容器(NICs)和钠基双离子电池(Na-DIBs)等钠基储能器件由于其各自独特的优势越来越受到人们的重视。但是,Na+半径大于Li+的半径,传统的锂基
随着社会的不断发展,铅酸电池经常会在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下使用,这造成了负极的快速不可逆硫酸盐化,大大缩减了铅酸电池的使用寿命。为了克服这种影响,研究人员发明了铅碳电池,即在铅酸电池的负极活性物质中中添加少量的碳材料。尽管碳材料的加入可以抑制负极的不可逆硫酸盐化,增加负极材料的比表面积,但是,碳材料也造成负极板在正常的工作电压下产生严重的析氢。目前,上述问题仍然得不到很好的解决。因此
通过铺展率测试,从14种有机酸中选用了活性较好的丁二酸、己二酸和有机酸A作为锡膏的活性剂组分进行复配,确定了活性剂三种组分的较优配比:丁二酸、己二酸、有机酸A三者之比为1:1.7:1.5(质量比)。三乙醇胺的少量添加有利于提高助焊剂的助焊性能,且能有效减少对焊点的焊后腐蚀,但三乙醇胺含量过高会造成严重的焊后残留和腐蚀,当三乙醇胺的质量分数为1.0%时助焊剂各项性能指标都较好。使用正交试验法优化锡膏
纯净的海泡石晶体具有特殊的层链状结构,其比表面积较大,呈现有较强的流变性、吸附性、催化性等性能,在化工、建材以及航空航天等领域有着广泛应用。应用过程中发现矿石中Fe2+、Ca2+和K+等离子存在对海泡石吸附水分子能力有较大影响,同时含水率变化和工作温度会导致矿石微观结构发生变化,宏观力学性能产生差异。本文利用分子动力学模拟方法分别构建海泡石层间域三种离子微观模型,研究其对水分子的吸附作用机理,并模
高强度钢材料具有高硬度、高耐磨性、高韧性等性能,广泛应用于汽车、航空、机械设备等领域。高强度钢属于难加工材料,其螺纹孔如果采用传统工艺(钻-铰(镗)-攻丝)加工将产生刀具磨损严重、加工质量差、加工效率低等问题。因此,本文提出以铣代钻和以铣代攻丝的复合加工工艺。同时,设计复合加工刀具并优化角度参数和螺纹牙型轮廓以期实现高精度、高效率的加工,对工程应用具有重要指导价值。本文以15-5PH高强度钢螺纹孔
随着非富勒烯小分子受体(NF-SMAs)的发展,有机太阳能电池(OSCs)得到了飞跃式的发展,目前,基于高效非富勒烯稠环小分子受体材料的OSCs光电转换效率(PCE)已经突破18%[1]。高效的NF-SMAs主要通过烷基侧链工程和端基工程两种策略来优化分子结构,从而有效提高器件的短路电流(Jsc)和PCE。本文采用烷基侧链工程,设计了一类基于茚并二噻吩(IDT)为稠环中心核单元的NF-SMAs,系