【摘要】：本論文以國家自然科學(xué)基金“聲/超聲波作用下尾砂漿流體力學(xué)特性”為依托，針對目前立式砂倉尾砂漿固液分離難的問題,以加快尾砂的濃密沉降及改善砂漿流動性,提高立式砂倉充填能力、降低充填成本為目的,通過理論研究、物理試驗、數(shù)值模擬等手段,開展超聲波作用下尾砂漿濃密規(guī)律及流變特性研究,主要包括以下幾個部分:(1)以理論研究為基礎(chǔ),系統(tǒng)的介紹了超聲波的類型及物理性質(zhì),闡述了超聲波的特征量,揭示了外加聲場與尾砂顆粒間的力學(xué)作用機理,并且建立了超聲波在尾砂漿中的傳播方程,同時研究了不同頻率下的超聲波換能器的指向特性,為超聲波的選型及應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。(2)通過實驗室試驗,對尾砂漿在不同沉降時刻后施加不同頻率的超聲波,以及在固定沉降時間后施加不同功率的超聲波,研究了超聲波對尾砂漿濃密沉降的響應(yīng)規(guī)律,同時對施加超聲波過程中的現(xiàn)象進行分析,最后通過響應(yīng)曲面法建立了超聲波作用下尾砂漿最終質(zhì)量濃度的預(yù)測模型。(3)在砂倉模型中模擬尾砂沉砂環(huán)境,測試在施加超聲場前后以及不同超聲波換能器數(shù)量對砂倉放砂濃度的變化,研究了超聲波對砂倉內(nèi)尾砂板結(jié)現(xiàn)象的改善,以及超聲波作用下砂倉放砂模式。(4)進行了超聲波下充填料漿和尾砂漿的流變特性試驗,通過分析所得試驗數(shù)據(jù)分析了灰砂比、濃度、超聲功率和頻率對高濃度漿體流變參數(shù)塑性粘度和屈服應(yīng)力的改善規(guī)律。充填料漿和尾砂漿的粘度值和屈服應(yīng)力隨著超聲功率的增大而減小。整理流變試驗數(shù)據(jù),借助支持向量機利用LibSVM建立料漿流變參數(shù)預(yù)測模型,實現(xiàn)超聲波作用下高濃度漿體流變參數(shù)的預(yù)測。(5)從理論上分析了超聲波在砂漿中衰減的機理,建立了混合粒徑條件下,超聲波在砂漿中衰減的理論模型,隨后通過試驗的方法,與理論結(jié)果相驗證,研究了尾砂濃度和粒徑對超聲波在砂漿中衰減的影響。(6)利用COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件,依據(jù)所建立的超聲波在尾砂漿中的傳播模型,通過改變超聲波的頻率、超聲波換能器數(shù)量以及換能器的布陣方式等相關(guān)參數(shù),對超聲波在尾砂漿中的聲壓傳播特性進行了數(shù)值模擬,研究超聲波在尾砂漿中的傳播規(guī)律,優(yōu)化超聲波換能器的布陣方式,為超聲波在砂倉中的安裝應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD853.34

【參考文獻】

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本文編號：2577993