多尺度颗粒动力学对水煤浆流动特性的混合模拟研究
俞时1
李晓2
褚睿智2
吴国光2
孟献梁2
苗真勇2
1.中国矿业大学化工学院,江苏徐州 2211162.中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学炼焦煤资源绿色开发国家重点实验室,江苏徐州 221116
摘要：煤粉的粒径分布和级配方式,对水煤浆的流动特性、稳定性影响显著.为克服水煤浆中煤粒粒径跨越多个数量级带来的尺度问题,依照煤粒的布朗运动在工业生产的时间尺度上是否可被忽略,将煤粒分为小粒径颗粒("扩散主导")与大粒径颗粒("沉降主导"),并使用随机旋转动力学-分子动力学(SRD-MD)耦合模拟方法探究小粒径颗粒的动力学,使用斯托克斯动力学模拟大粒径颗粒在流体中的运动.计算结果表明:SRD-MD耦合模拟方法对双分散球形固体颗粒悬浮液表观黏度随固体颗粒体积分数变化规律的预测,符合已有研究中玻璃颗粒悬浮液的试验结果.应用该SRD-MD耦合模拟方法模拟典型的三峰级配水煤浆体系中细浆颗粒与超细浆颗粒,并将其模拟计算结果与已有研究中玻璃颗粒悬浮液试验结果(悬浮液表观黏度与固体颗粒体积分数的关系)的拟合曲线相结合,能够预测三峰级配水煤浆的表观黏度,且该预测较为符合试验结果.当使用斯托克斯动力学模拟三峰级配水煤浆中粗浆颗粒在重力场中的沉降时,可以获得大粒径颗粒群的动态结构,且大粒径颗粒的下降距离表明斯托克斯动力学能够以较少的计算资源模拟工业尺度下粗浆煤粒的沉降过程.
关键词：水煤浆流动特性多尺度模拟颗粒动力学
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274276)国家自然科学基金(52274277)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 698-710 )
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