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物理学 > 流体动力学

arXiv:2506.03881 (physics)
[提交于 2025年6月4日 ]

标题: 浮选的集成多尺寸碰撞模型

标题: An integrated multi-size collision model for flotation

Authors:Benedikt Tiedemann, Moritz Kreuseler, Jochen Fröhlich
摘要: 使用计算流体力学(CFD)和浮选过程模拟所获得的精度严重依赖于未解析子过程的基础模型的质量和稳健性。 浮选中的一个重要问题是在颗粒与气泡之间的碰撞。 已经开发了许多模型,但它们在浮选应用中的准确性有限。 特别是颗粒与气泡之间的显著尺寸差异及其与湍流场的复杂耦合带来了严峻挑战。 本文首先回顾了目前使用的碰撞模型,并强调了它们在浮选应用中的优缺点。 在此基础上,提出了“集成多尺寸碰撞模型”(IMSC)。 经过详细评估后,该模型结合了来自不同来源的现有方法,并引入了旨在解决当前不足的新发展。 该模型通过自己的直接数值模拟(DNS)数据以及文献中的数据进行了验证。 结果显示,总体而言,IMSC在典型浮选条件下的碰撞率预测比目前使用的碰撞模型更好,并且能够很好地覆盖浮选过程的整个参数范围。 利用可用的数据,验证了一些基础建模假设。 最后,为在欧拉-欧拉框架或过程模拟中的进一步使用提供了该模型的全面概述。
摘要: The accuracy obtained with CFD and process simulations of flotation critically depends on the quality and robustness of the underlying models for the non-resolved sub-processes. An important issue in flotation is the collision between particles and air bubbles. Many models have been developed, but their accuracy for applications in flotation is limited. In particular, the significant size difference between particles and bubbles and their intricate coupling to the turbulent flow field pose severe challenges. The present paper first reviews presently employed collision models, highlighting their advantages and disadvantages when applied to flotation. On this basis, the "Integrated Multi-Size Collision model" (IMSC) is proposed. After a detailed evaluation, it combines existing approaches from various sources and introduces new developments designed to address present shortcomings. The model is validated by own DNS data as well as data from the literature. It is shown that, overall, the IMSC provides better predictions for the collision rate in typical flotation conditions than presently employed collision models and covers the entire parameter range of the flotation process very well. Using the available data, some of the underlying modelling assumptions are validated. Finally, a comprehensive overview of the model is provided for further use in Euler-Euler frameworks or process simulations.
主题: 流体动力学 (physics.flu-dyn)
引用方式: arXiv:2506.03881 [physics.flu-dyn]
  (或者 arXiv:2506.03881v1 [physics.flu-dyn] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.03881
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Benedikt Tiedemann [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 6 月 4 日 12:17:17 UTC (3,020 KB)
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