中文摘要：

为满足我国浮选机大型化、高效化的发展需要，改变目前大型浮选机设计和放大主要依赖于经验试验的现状，针对充气机械搅拌式浮选机的设计特点，采用多相流体试验技术、流体力学理论和数值计算方法，深入认识充气机械搅拌式浮选机内气-液-固三相体系的流动、分散和混合特性，建立气-液-固多相体系相互作用的物理和数学模型，揭示充气机械搅拌式浮选机关键参数对槽内的流场分布、气液、液固、气液固分散状况、功率消耗等规律，为大型工业浮选机的工程设计、优化、调控和放大奠定理论和方法基础，并指导工程应用。

结论摘要：

充气式浮选机关键参数对气-液-固三相流态的影响研究具有重要意义。课题完成了任务书规定的研究内容，研究成果为浮选机结构优化、放大和性能提升提供了理论指导。根据任务书的要求，课题研究主要取得了以下诸方面的成果。课题组设计了KYF-0.2浮选机试验装备，在国内建立了首个以PIV测试系统为核心的浮选机关键参数综合试验平台。课题组利用PIV方法实验获取了浮选机整体瞬态流动特征，进一步获取了叶轮、定子区局部特征流场结构。课题组采用CFD方法预测了浮选机整体流动特征。综合应用贴体网格技术和分体网格技术实现了浮选机复杂结构的六面体网格化，提高了数值模拟的稳定性和可靠性。研究了不同湍流模型对浮选机流动的影响，提高了预测结果的准确性。课题组揭示了叶轮和定子区局部流动细节，为浮选机最核心的叶轮和定子的优化提供了指导。通过压力场分布特点研究，解释了叶轮根部出口处磨损最为严重的原因。提出了叶轮循环量的获取方法，为浮选时间的研究奠定了基础。基于CFD方法得出了叶轮直径、转速同叶轮循环量和功耗之间的理论公式，同试验结果和经验公式一致，为浮选机优化和优化奠定了理论基础。课题组通过实验流体力学和计算流体力学相结合的方法揭示了浮选机气相含率分布规律。通过模型参数和初边值条件的探索解决了气相含率失真的难题。基于气泡参数测量仪的浮选机内气泡特征参数试验同CFD的预测结果吻合。课题组在单相、气-液两相研究基础上，系统地开展了浮选机内气-液-固三相流态研究，建立了基于CFD方法的浮选机气-液-固多相体系计算模型和方法。运用CFD方法揭示了固体颗粒在浮选机内部的流动特征，进一步通过矿石密度和矿石黏度的改变，研究了硫化矿和氧化矿对浮选机流场的影响规律。粗粒矿物的有效分选是浮选机研究的难点。通过单一粒径下不同粒径对浮选机固相含率的影响，阐释常规浮选机存在分选粒度上限的原因。多粒径组合研究真实反应了浮选机的实际运行状态，预测结果同工业试验现象吻合。课题研究形成了充气式浮选机流场分析的CFD计算模型和方法。该CFD方法成功应用到KYF-160工业浮选机的仿真中，预测结果同试验现象一致。课题结合试验流体力学和计算流体力学方法，研究了浮选机关键参数对气-液-固三相流态的影响。研究成果能够同工程实际吻合，对于浮选机技术发展具有指导意义。