高翼螺旋钻杆内部气固两相流动数值分析

CoalMineMachineryVol.39No.05May.20183905201805doi:10.13436/j.mkjx.2018050260,、、,。,,。,、。，，1，2，2，2（1.，611130；2.，730050）：，Euler-Euler，，。，400r/min，，600r/min，，，。，，，，，，。，，。400r/min，，，，，。600r/min，，，。：；；；；：TD421：A：1003－0794（2018）05－0074－05NumericalAnalysisofGas-solidTwo-phaseFlowinHighAirfoilSpiralDrillPipeJIANGXiao-qin1，SONGYa-juan2，WANGZheng-kai2，LIYi-bin2（1.SichuanVocationalandTechnicalCollegeofCommunications,Chengdu611130,China；2.CollegeofEnergyandPowerEngineering,LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050,China）Abstract:Inordertostudytherelativephysicalparametersofgas-solidtwo-phaseflowinhigh-wingspiraldrillpipe,Euler-Eulermultiphaseflowmodelisusedtosimulatethewholeflowfieldofthehigh-wingspiraldrillpipeunderdifferentrotationspeeds.Thenumericalsimulationshowsthattheinternalvelocitydistributionandpressuregradientareuniformat400r/min.Whentherotatingspeedis600r/min,thepressurediscontinuityoccursintheaxialmiddlesectionandthepressureinthesectionchangessuddenly.Theinternalflowfieldisdisordered.Theinternalpressureofthespiraldrillpipefrominlettooutletisapproximatelylinearincreasetrend,thehigherthespeed,thehigherthepressuregradient,pressuredifferencebetweentheinletandoutletishigher.Asthespeedincreases,theintermediatecross-sectionvelocityincreases,andthestaticfieldvelocityisgreaterthanrotationaldomainvelocity.Asthespeedincreases,thevelocityofparticlephaseincreasesinturn,andthemaximumvelocityoftheparticlephaseislessthanthemaximumvelocityofthecontinuousphase.Whentherotatingspeedis400r/min,particlesaremostlydistributednearthedrumwall，thatis,staticfield,whilelessdistributedwithintheauger.Undertheactionofinertiaforce,particlesareattachedtothespiraldrillpipewall,andtheparticlevolumefractionismoreuniform,andtheefficiencyofthepushflowishigher.Whentherotatingspeedis600r/min,thevolumefractionofparticlesnearthemiddleofthestaticfieldishigher,andthegas-solidtwo-phaseflowdistributioninsidethespiraldrillpipeisextremelynonuniform,showingthesignificantinstabilityofgas-solidtwo-phaseflow.Keywords:spiraldrill；Euler-Eulermodel；gas-solidtwophaseflow；pressuredistribution；numericalsimulation743905Vol.39No.05———，、，，。，，，，，，、，，。，,,,,。，，，。，Euler-Euler，。1（1），：准63.5mm,准110mm，准130mm，1500mm，75mm，6mm，1。，，。2，，，。121.2.：（）：/kg·m－31.185/（Pa·s）1.83×10-5（）：/kg·m－31350/（Pa·s）1.83×10-50.64/m0.0010.95GidspowGidspow，。，SSTκ-ω，。（2）Euler-Euler：Euler－LagrangeEuler－Euler。，，，Euler－Lagrange，Euler－Euler。Euler－Euler，，，，，，。，Euler-Lagrange，Euler-Euler，，Euler-Euler。，。，(）。坠坠t（εiρi）+（εiρiui）=0（1）坠坠t（εiρiui）+（εiρiuiui）=-εiρg+（Ei－Eif）+Fi+εiρgn（2）i———，i=g，i=s；ε———；ρ———；u———（）；f———；Fi———；Ei———。（2），、、。Fi=β（us，i-ug，i）（3）β＝34CDεsεgρs|vg-vs|dsf（εg）（4）β———；ds———，m；CD———；f（εg）———。，Euler-Euler，，ΔΔΔΔ12753905Vol.39No.05———，，1.83×10-5Pa·s，；，，3：、。，0.95；，，，0.64，0.64，Gidspow。（3）ICEMCFD。3。，O，，Y。，，，，1，90°，。，，，350，，。（a）（b）O（c）Y3（4）、，，，，，，1×10-4。，2，。GeneralConnection，。，Stage。，，，，1.1835kg/m3，0.6，0.4，0.05m/s。2（1）200~800r/min7，，，500r/min，，；500r/min，，。4，，，，200~500r/min，，600r/min，，，，，。，，，。，。Z（0.25、0.75、1.25m）3，。（a）n=400r/min（b）n=600r/min45，，，，；，，。，，，。51.n=200r/min2.n=300r/min3.n=400r/min4.n=500r/min12340.20.40.60.81.01.21.4z/mp/Pa0-50-100-150-200-250-300763905Vol.39No.05———，（2）6400r/min，600r/min，。，Z（），，400r/min，600r/min，。。，，，400r/min，，600r/min，。，0。，，。（a）n=400r/min（b）n=600r/min67400r/min、600r/min，，，；，，。600r/min，。，Z，，。（a）n=400r/min（b）n=600r/min7（3）8400r/min、600r/min，400r/min，，，，，，。600r/min，，，。（a）n=400r/min（b）n=600r/min89，400r/min、600r/min，，400r/min，，600r/min，，。，，0.64。（a）n=400r/min（b）n=600r/min93，：（1）400r/min，，；，，，，600r/min，，，；（2）sand.VelocityPlane92.7272.2521.7771.3010.826[ms^-1]sand.VelocityPlane914.74611.0687.3893.7100.031[ms^-1]773905Vol.39No.05———，。，，，400r/min，，600r/min，。，，；（3），，。400r/min，，；。400r/min，，。600r/min，，。：［1］,.［J］.,2016,44(1):47-54.［2］,,，.［J］.,2017,33(2):65-68.［3］,,.Ansys［J］.,2014(3):53-56.［4］,,,.MATLABABAQUS［J］.,2012(10):10-13.［5］,,,.MATLABEDEM［J］.,2017,36(9):255-258.［6］.-CFD［M］.：,2004.［7］,,.-［J］.，2012,22(10):126-132.：(1976-),,，，，：，：[e-mail]；[e-mail]；：，：[e-mail].：：2018－02－2878