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摘要
煤泥水中一般含有大量高分散性悬浮颗粒，固液分离难度大。通过调控湍流来强化流体混合和颗粒碰撞是实现固液分离的有效途径。颗粒碰撞絮凝大多发生在湍流环境中，细微颗粒的运动受湍流最小涡尺度影响较大。研究借助撞击流对湍流涡进行调控以强化两种不同密度悬浮液混合及悬浮液中细微颗粒的碰撞。利用两种不同的解算模型对混料桶中悬浮液混合状况及颗粒的分布进行了三维仿真，进入混料桶的水相被视为连续相，固体颗粒被视为连续相（悬浮液）或二次离散相（颗粒），分析了不同入料密度下不同流速比对混料桶内湍流特征参数及颗粒分布的影响。结果表明：相互垂直碰撞的射流形成的撞击流可诱导产生发卡涡、展向涡和轴向涡等湍流宏观涡。颗粒在湍流宏观涡中移动的速度顺序为：大粒度大密度>大粒度小密度>小粒度大密度>小粒度小密度。涡-涡之间、涡-主流之间的交互作用显著提高湍流动能、降低涡尺度，最终形成的最小尺度涡有利于颗粒聚集碰撞；混料桶内流场中产生的最小涡尺度主要以小于平均最小涡尺度的涡为主。上-侧入料流速比vup∶vside从1.258∶1.87增大至1.882∶1.258，最小涡尺度呈现增大趋势，与入料密度无关。当流速比相近，仅流速增大时，最小涡尺度减小。适当增大上-侧入料流速比有助于流体混合及颗粒聚集碰撞，且上-侧入料流速比在1.40～1.50时，混合密度、表观黏度、颗粒聚集均达到最优效果。此外，在同一流速比时，上入料口入料密度大于侧入料口入料密度的情况下，混合均匀性和混合强度均优于上入料口入料密度小于侧入料口入料密度的情况，更有利于流体混合及颗粒碰撞。研究通过对流体水力条件的调控促进混料桶中煤泥水混合及细微颗粒凝聚，为液液混合和固液分离过程强化方式提供了一种新的思路。
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