易流態(tài)化固體散裝貨物晃蕩特性的數(shù)值與試驗研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，國內(nèi)對精礦粉與粉礦的需求量與日俱增，由于國內(nèi)部分礦產(chǎn)資源的匱乏或開采成本高，人們大多選擇國外購買并通過海運方式將其運輸?shù)絿鴥?nèi)。精礦粉和粉礦屬于易流態(tài)化貨物由于其自身特殊的物理、化學(xué)特性，在海運過程發(fā)生形態(tài)的變化，對船舶的安全運輸構(gòu)成威脅。隨著易流態(tài)化貨物海上運輸量的激增，其在運輸途中發(fā)生的事故數(shù)量也隨之增加，給人們帶來了嚴(yán)重的財產(chǎn)損失。因此關(guān)于易流態(tài)化貨物的研究有著重要的現(xiàn)實意義。
　　易流態(tài)化貨物有很多種，

2、本文選擇紅土鎳礦進行研究分析，為其他種類的易流態(tài)化貨物的研究提供借鑒。本文首先對紅土鎳礦的基本性質(zhì)進行研究，了解其內(nèi)部水分的存在形式、土體顆粒間的連結(jié)、土的變形原理以及自由水產(chǎn)生的原理，對不同含水率下兩組不同粒徑大小的紅土鎳礦表現(xiàn)出來的特性進行初步記錄。
　　為了數(shù)值模擬中能夠更好模擬流態(tài)化后的紅土鎳礦，利用 NDJ-4s粘度計對不同含水率下的紅土鎳礦進行粘度測量，通過換算得到剪切速率指數(shù)和稠度系數(shù)。對于自由水的粘度則利用ZNN-

3、D6粘度計用快速兩點法求出其粘度值。
　　根據(jù)力學(xué)相似理論以及六自由度運動儀的大小和工作能力設(shè)計貨艙模型，配制不同含水率的紅土鎳礦進行不同橫搖角度和頻率的橫搖實驗，觀察其運動特性。根據(jù)實驗現(xiàn)象，提出對初穩(wěn)性高的修正。實驗完成后對不同含水率的紅土鎳礦進行含水率測試確定實際實驗中紅土鎳礦的真實含水率，并為紅土鎳礦的適運水分限提出建議。
　　最后利用Fluent模擬二維橫搖實驗，對數(shù)值模擬中的迭代步數(shù)、迭代步長以及網(wǎng)格數(shù)量進行了討

4、論，得出效率較高、計算精度符合要求的一套結(jié)果。接著利用粘度測試得到的流變參數(shù)，對Fluent里自帶的不同的非牛頓流體模型進行新材料定義，通過計算、比較，得到合理的能夠模擬流態(tài)化后的紅土鎳礦的數(shù)學(xué)模型。接著對部分橫搖實驗的工況進行模擬，得到實驗中無法獲取的數(shù)據(jù)和信息。
　　本文所用的數(shù)值模擬方法雖然無法很好模擬紅土凝聚-觸變結(jié)構(gòu)被破壞前的性質(zhì)與變形規(guī)律，但是對膠溶狀態(tài)下的橫搖情況還是可以較為準(zhǔn)確地模擬，為后續(xù)研究提供很好的參考價值。