FLUENT模拟下高梯度磁场中磁性微粒捕集机制研究

本文探讨了高梯度磁场中单根磁介质捕集磁性微粒的数值模拟，主要使用FLUENT软件作为计算工具。研究者运用Euler-Lagrange方法来模拟气-固两相流动，其中气相采用标准k-ε湍流模型进行描述，旨在全面考虑磁性微粒在流体中的受力情况。该模拟结果显示，对于亚观尺度的磁性微粒，磁场作用力和流体曳力对其运动起着关键作用。起始位置靠近磁介质的微粒更容易被捕集，磁性微粒直径在5～40微米范围内，直径越大，被捕集的可能性越大。此外，研究发现较低的气流速度有助于提高磁性微粒的捕获效率。 高梯度磁场是一种关键技术，它通过在均匀磁场中填充饱和聚磁介质，创造出高磁场梯度，从而实现对不同磁性物质的有效分离。这项技术在诸如高岭土矿、铜矿和铁矿等矿石净化、煤炭预脱硫以及工业废水处理等领域展现出显著的优势，特别是对于处理细粒或微细粒弱磁性物料。然而，实际应用中的分离过程复杂，效果并不理想，这限制了其在大规模工业化生产中的广泛应用。 通过FLUENT软件的数值模拟，本文深入剖析了磁性粒子在高梯度磁场中的行为模式，这对于优化磁性粒子的捕集策略、提升分离效率以及改进磁分离技术的工业化应用具有重要意义。理解这些微观行为有助于科学家们改进磁介质的设计，优化操作参数，以期达到更高的分离性能和经济效益。同时，这项研究也为其他类似领域的工程问题提供了有价值的参考和指导。