裂隙巖樣滲透試驗(yàn)系統(tǒng)葉輪式攪拌池流場(chǎng)仿真及分析.pdf

1、為完成國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“西部煤炭高強(qiáng)度開采下地質(zhì)災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)研究”，第二課題組提出了裂隙巖石水沙滲透試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。該系統(tǒng)要求攪拌池沙濃度保持恒定且抽液口處沙濃度接近容器中平均濃度，為此開展計(jì)算機(jī)輔助攪拌池設(shè)計(jì)。攪拌池中水沙兩相流場(chǎng)仿真是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)攪拌池的核心內(nèi)容。本論文在裂隙巖石水沙滲透試驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用Pro/E、ICEM和Fluent軟件對(duì)攪拌池中水沙兩相流動(dòng)進(jìn)行仿真，分析葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪離容器底

2、面的高度、沙粒自然堆放高度對(duì)流場(chǎng)的影響，對(duì)攪拌池的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，取得如下研究成果：
　　（1）根據(jù)設(shè)計(jì)輸入文件（設(shè)計(jì)任務(wù)書）的要求，在功能分解與組合的基礎(chǔ)上，完成了裂隙巖石水沙滲透試驗(yàn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。
　?。?）通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)確定了葉輪直徑、葉輪高度、葉片數(shù)、葉輪轉(zhuǎn)速、容器直徑、抽液口和回流口位置、攪拌葉輪與容器底面的距離等攪拌池參數(shù)。
　?。?）在對(duì)攪拌池位形簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，攪拌池水沙兩相流k-ε雙流體湍流模型的控

3、制方程組。
　?。?）利用多重參考系法處理攪拌區(qū)域，利用有限體積法對(duì)控制方程組進(jìn)行離散化，并采用壓力分離求解器下的SIMPLE算法進(jìn)行迭代運(yùn)算，通過物理量（方程）的殘差-步數(shù)曲線驗(yàn)證了算法的收斂性。
　?。?）綜合運(yùn)用Pro/E、ICEM和Fluent等軟件對(duì)攪拌池水沙兩相流場(chǎng)仿真，得到了葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪離容器底面的高度、沙粒自然堆放高度對(duì)流場(chǎng)的影響規(guī)律。
　?。?）通過攪拌池水沙兩相流場(chǎng)仿真，得到了不同沙粒自然堆放高度