易流態(tài)化固體散裝貨物晃蕩特性的數(shù)值與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)精礦粉與粉礦的需求量與日俱增，由于國(guó)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(guó)外購(gòu)買并通過海運(yùn)方式將其運(yùn)輸?shù)絿?guó)內(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(yùn)過程發(fā)生形態(tài)的變化，對(duì)船舶的安全運(yùn)輸構(gòu)成威脅。隨著易流態(tài)化貨物海上運(yùn)輸量的激增，其在運(yùn)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(cái)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(shí)意義。
　　易流態(tài)化貨物有很多種，

2、本文選擇紅土鎳礦進(jìn)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(duì)紅土鎳礦的基本性質(zhì)進(jìn)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(duì)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(jìn)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(jì)對(duì)不同含水率下的紅土鎳礦進(jìn)行粘度測(cè)量，通過換算得到剪切速率指數(shù)和稠度系數(shù)。對(duì)于自由水的粘度則利用ZNN-

3、D6粘度計(jì)用快速兩點(diǎn)法求出其粘度值。
　　根據(jù)力學(xué)相似理論以及六自由度運(yùn)動(dòng)儀的大小和工作能力設(shè)計(jì)貨艙模型，配制不同含水率的紅土鎳礦進(jìn)行不同橫搖角度和頻率的橫搖實(shí)驗(yàn)，觀察其運(yùn)動(dòng)特性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出對(duì)初穩(wěn)性高的修正。實(shí)驗(yàn)完成后對(duì)不同含水率的紅土鎳礦進(jìn)行含水率測(cè)試確定實(shí)際實(shí)驗(yàn)中紅土鎳礦的真實(shí)含水率，并為紅土鎳礦的適運(yùn)水分限提出建議。
　　最后利用Fluent模擬二維橫搖實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)值模擬中的迭代步數(shù)、迭代步長(zhǎng)以及網(wǎng)格數(shù)量進(jìn)行了討

4、論，得出效率較高、計(jì)算精度符合要求的一套結(jié)果。接著利用粘度測(cè)試得到的流變參數(shù)，對(duì)Fluent里自帶的不同的非牛頓流體模型進(jìn)行新材料定義，通過計(jì)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(duì)部分橫搖實(shí)驗(yàn)的工況進(jìn)行模擬，得到實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jià)值。