气固混合器是海泡石矿粉射流分级装置中的重要组成部分,其气固混合效果好坏是影响后续分级效果的主要因素之一。本文基于文丘里效应,针对传统气固混合器在近壁面物料浓度大,易结块造成混合器堵塞的问题,对海泡石矿粉气固混合器结构进行了改进。利用COMSOL Multiphysics软件对改进后的气固混合器结合海泡石矿粉特性进行了数值模拟研究,分析了其内部流动特性和不同结构参数对气固混合器内部流场的影响规律,以期为海泡石矿粉气固混合器的实际设计和运行提供理论指导。本文主要围绕以下几个方面展开了研究:(1)海泡石矿粉气固混合器结构改进及设计计算。基于气固混合器理论分析,针对传统气固混合器的缺点对其结构进行改进;选取气体动力函数法为海泡石矿粉气固混合器设计理论基础,结合气固混合器的实际工况并根据相关经验系数初步计算其结构尺寸,通过creo3.0建立三维几何模型。(2)海泡石矿粉气固混合器数值模拟方法。对气固混合器数值模拟中气相、海泡石颗粒相以及气固双向耦合模拟方法进行研究;选择气相中的湍流模型和离散格式;对海泡石颗粒进行受力分析,建立颗粒运动方程。(3)海泡石矿粉气固混合器内两相流场数值模拟研究。对气固混合器的计算域进行网格划分,并对网格进行无关性检验和质量判定;对气固混合器内部流场进行数值模拟,并将其内部沿轴向方向上的速度、压力以及海泡石颗粒的运动轨迹的仿真情况与理论分析进行对比,验证数值模拟的可靠性。(4)结构参数对海泡石矿粉气固混合器内流动特性影响。在工艺参数一定的情况下,利用COMSOL Multiphysics软件通过改变收缩角?、扩张角?和喉部长径比l/d的大小,获得混合器内部流场数据(如海泡石颗粒速度、颗粒运动轨迹),通过分析对比这些数据,得到上述参数对海泡石矿粉气固混合器内部流动特性的影响规律。(5)海泡石矿粉在气固混合器内LDA实验。通过搭建LDA实验平台,分别测量气固混合器轴线上沿流动方向的速度和喉部截面沿竖直中心线上径向速度,与仿真结果进行对比,验证数值模拟的真实性。理论分析、数值模拟和实验结果表明,本文设计改进的海泡石矿粉气固混合器一定程度上缓解了近壁面物料堆积的问题,实现了海泡石矿粉与空气的快速有效混合;通过研究海泡石矿粉气固混合器关键结构参数对其内部流动特性的影响规律,对后期气固混合器的结构优化具有指导意义。