[发明专利]一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法及应用

权利要求书

1.一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

A、选取原料：用于充填的骨料分为粗骨料和细骨料；

B、确定实验材料的基本参数包括密度、堆积密实度、碱性率、活性率和质量系数；

C、确定符合高浓度条件的料浆：高浓度为在静置后还能保持不分层的料浆浓度；

在静置过程中，料浆中颗粒只压缩不存在自由沉降，特点为在体积收缩时不存在粗颗粒分选沉降，仅有少量水析出，在管道输送工程中不存在速度梯度；

D、基于充填管路图纸，应用前处理软件，建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出文件并保存；

E、启动并选择3D求解器将几何模型导入；检查并显示网格.

F、将流体的物理实体加以模型化，引入流体质点和连续介质的概念方法；结合充填浆体的特点，对充填浆体做出以下设定：认为充填浆体不论是静置还是在管道中流动时都是连续的，无间隙；各个方向的力学性质是一致的；浆体在流动中是不可压缩的；满足定常稳定流动假设；浆体是无热交换的；

G、选用欧拉法来描述流体运动进行计算；欧拉法是基于流体经过空间各个固定点的运动情况，把这些固定点的运动流当成流体不同质点在不同时间经过不同位置的流动来分析；

H、浆体在输送模拟中要求满足浆体的连续性方程：

式中，u，v，w为速度矢量沿x,y,z轴的三个速度分量；

上式表明，浆体作为不可压缩流体流动时，流速的空间变化是彼此关联，相互制约的，必须受到连续性方程的约束，否则流动的连续性将被破坏；

I、同时满足动量方程其形式为：

式中，X,Y,Z分别表示流体微元在x，y，z方向的面力，p表示流体微元受到的面力的合力，ρ表示流体的密度，μ表示流体的粘度，u，v，w为速度矢量沿x,y,z轴的三个速度分量；

J、还需满足伯努利方程：

取竖直向上为z轴；式中，z1，z2表示单位流体的位置，p1，p2表示流体在位置z1，z2处的压力，γ为料浆的容重，v1，v2表示流体在z1，z2处的速度，h₁'表示流体从z1位置运动到z2位置过程中内摩擦力做的功；

K、定义各部位的边界名称,包括入口，出口，管道壁；

L、选择流动状态为层流状态，定义流体的物理属性，选用模型，将步骤C中的充填材料物理力学参数代入模型中；

M、进行设置边界条件，管道入口设置为速度入口，管道出口设置为自由流，操作条件为标准大气压，在竖直方向存在重力加速度-9.8m/s²；

N、设置流场中的流速并初始化，设置残差监视器中的存储迭代次数，最后输入所设置的迭代次数为，开始迭代计算；直至迭代收敛；

O、迭代完成后查看最终的速度和压力云图；

P、通过创建监测面计算管道阻力损失；

Q、根据步骤C设置的实验方案，进行模拟研究，分析研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度。

2.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤A中：粗骨料选用废石等，最大粒径小于20mm；细骨料为尾砂、分级尾砂或酸浸尾砂。

3.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤C中：对料浆进行坍落度，倒坍落度实验，要求满足坍落度在220～260mm,倒坍落度小于1s，选出符合高浓度范围的料浆浓度和水泥添加量，并从而确定实验方案及相对应的参数。

4.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤D中：由CFD Gambit建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出“mesh”文件并保存。

5.根据权利要求1所述的高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，其特征在于：步骤E中：启动FLUENT软件,选择3D求解器，在FLUENT软件中将几何模型：Mesh文件导入。