Simulation of particle⁃bubbleinteraction behavior based on Discrete Element Method
CHEN Youxuan;ZHANG Zhijun
颗粒-气泡间相互作用行为的研究对理解浮选原理至关重要。在颗粒-气泡间力学理论的基础上采用离散元法(Discrete Element Method,DEM) 构建了颗粒-气泡间相互作用行为的模拟系统,模拟了粒度为0.1 mm,密度级分别为-1.3、1.3~1.4、1.4~1.5、1.5~1.6、1.6~1.7、+1.7 g/ cm3的球形煤颗粒与固定气泡在静止水环境中的相互作用行为。研究了颗粒-气泡间相互作用行为的各阶段以及各阶段颗粒速度变化规律、颗粒密度与颗粒-气泡间临界碰撞角的关系、颗粒密度与颗粒捕获概率的关系。模拟结果表明,颗粒-气泡间相互作用行为可分为5 个阶段:自由沉降阶段、绕流运动阶段、颗粒在液膜上滑动阶段、液膜破裂并形成三相接触线( TPC) 阶段、伴随TPC 滑动阶段。颗粒以自由沉降末速接近气泡,在临近气泡表面时会做绕流运动,运动轨迹发生改变。当颗粒与气泡发生碰撞时,其速度降至最小值。碰撞后颗粒随即在气泡表面滑动,滑动速度先逐渐增加,然后急剧下降,再继续增加,在气泡“赤道”位置附近时其速度达到最大值,越过“赤道”后速度开始逐渐降低,最终停留在气泡底部。颗粒在气泡表面的滑动速度近似关于气泡“赤道” 对称。当颗粒的密度级从-1.3 g/ cm3增加至+1.7 g/ cm3时,颗粒-气泡间临界碰撞角从50.77°降低至31.93°,气泡对颗粒的捕获概率从51.74%降低至22.04%。
flotation;particle;bubble;Discrete Element Method
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