スパイラル濃縮器における流れ場に対する設計パラメータの影響の数値的研究

スパイラル濃縮器は、石炭や重鉱物の濃縮に広く使用されています。スパイラル濃縮器の設計は、水流場に対する設計パラメータの感度のために多くの課題を抱えています。本研究は、スパイラル濃縮器における水流場に対する設計パラメータの法則を明らかにすることを目的としています。ピッチ、横角度、および流量を変数として取り上げました。格子独立性の調査、4種類の乱流モデル、および体積流体（VOF）アプローチに基づいたシミュレーション方法を提案しました。異なる設計パラメータを持つスパイラル上の水流場は、検証されたモデルによって決定されました。予測された水流深さは測定結果と一致しています。レイノルズ応力モデル（RSM）乱流モデルは、他の乱流モデルよりも優れています。スパイラル濃縮器における水深と主速度は、外側に向かって滑らかに増加します。二次速度は主速度と比較して相対的に小さいです。内側のトラフには明らかな二次流れは存在しません。二次流れの反転位置は、分数深さ0.2〜0.5付近にあります。ピッチと流量の減少、及び横角度の増加は、スパイラル濃縮器における二次流れを強化することができます。