陈 新，史秀志，周 健，邱贤阳，吝学飞



泡沫砂浆W型管长距离输送特性的CFD模拟

陈 新，史秀志，周 健，邱贤阳，吝学飞

(中南大学资源与安全工程学院，长沙 410083)

针对泡沫砂浆三相流管道输送特性研究问题，以国内某铅锌矿为研究对象，运用计算流体力学(CFD)技术建立泡沫砂浆W型管长距离管道输送性能研究3D数值分析模型。在室内塌落度和流变特性试验的基础上，对不同配比及不同充填能力料浆输送中管道和弯管处压力、速度进行CFD模拟分析。结果表明：泡沫砂浆三相流可有效降低管道输送阻力，较普通两相流充填砂浆具有更好的流动性；通过弯管处压力、速度模拟可得，管道内压力、速度最大值点由管道中心线向管道内下侧方偏移，弯管处最大速度3.8 m/s，满足稳定性要求；当气泡率为10%、灰砂比为1:6、质量分数为72%、流量为60 m3/h时管道阻力最小为2.33 MPa，弯管处阻力最小为3.22 kPa，满足自流输送要求，为最佳配比方案。CFD技术能够为管道输送研究提供直观准确的依据，在流体流变特性和降阻方法创新方面还有更为广阔的应用空间。

泡沫砂浆；W形管；长距离；管道输送特性；计算流体力学；气泡率

随着矿井开采深度的增加，管道充填线路也逐步向超长、超深发展，充填倍线增大。高浓度胶结充填、膏体充填受到流动性差的制约，难以实现自流输送。另外，充填料浆输送速度也是影响管道输送的一个重要因素，速度太慢容易造成料浆中的固体颗粒在管道中发生沉降现象，反之速度过快容易造成管道的严重磨损[1−3]。……