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本书是作者十余年来对微泡发生器的研究与开发、对流体动力学研究的总结。内容主要分为三个部分。

　　第一部分：以射流式微泡发生器为例，研究了微泡发生器流体动力学机理、微泡生成机理及射流微泡发生器、微泡生成三相流力学机理、基于CFD的数值模拟分析、浮选柱数学模型及微泡矿化机理。第二部分：应用实例研究，研究了射流式微泡发生器、旋流式微泡发生器、混流式微泡发生器、自吸式剪切流微孔微泡发生器等流体型微泡发生器的性能，研发了微泡发生器性能分析评价系统。第三部分：採用电导法检测液位、泡沫层厚度的研究，研发了检测液位、泡沫层及其传感器，设计了检测装置。

　　书中包含作者多年的研究经验和研究成果，可以作为研究生和大学生的学习参考，也可以作为科研人员、工程技术人员从事微泡发生器开发、微泡浮选、微细粒物质分离等应用的参考。
 

第一部分微泡发生器流体动力学机理研究———以射流式微泡发生器为例
第一章绪论/ ３
１. １资源问题/ ３
１. １. １资源危机/ ３
１. １. ２中国的资源消耗/ ５
１. １. ３中国矿产资源的特点及面临的任务/ ７
１. ２浮选概述/ ８
１. ２. １浮选发展简况/ ８
１. ２. ２微泡浮选的发展应用简况/ ９
１. ３微泡浮选关键技术分析/ １２
１. ３. １微泡发生器/ １２
１. ３. ２微泡发生器研究近况/ １３
１. ４选题及研究内容/ １５
１. ４. １选题背景/ １５
１. ４. ２研究意义/ １７
１. ４. ３研究内容/ １７
 
第二章微泡生成机理及射流微泡发生器的研究/ １９
２. １射流式微泡发生器工作原理/ １９
２. ２微泡生成力学机理研究/ ２１
２. ２. １气核作用/ ２１
２. ２. ２机理分析/ ２２
２. ２. ２. １微泡析出机理/ ２２
２. ２. ２. ２吸气生成微泡机理/ ２４
２. ２. ２. ３孔板及扩散管的作用/ ２８
２. ３微泡生成的尺寸与分散/ ２９
２. ３. １微泡的尺寸/ ２９
２. ３. １. １析出微泡的尺寸/ ３０
２. ３. １. ２孔板对微泡尺寸的影响/ ３１
２. ３. １. ３射流生成微泡的尺寸/ ３１
２. ３. ２气泡的分散/ ３２
２. ４微泡生成过程及力学分析/ ３３
２. ４. １力学分析/ ３３
２. ４. ２微泡生成过程分析/ ３８
２. ４. ２. １气泡破碎机理分析/ ３８
２. ４. ２. ２气泡兼併作用分析/ ４４
２. ４. ２. ３气泡的结群/ ４５
２. ４. ２. ４气泡在矿浆中的运动/ ４６
２. ４. ３矿粒对微泡生成的作用/ ４６
２. ５微泡发生器结构分析/ ４７
２. ５. １喷嘴/ ４８
２. ５. ２吸气室及进气管/ ４９
２. ５. ３混合室/ ４９
２. ５. ４孔板/ ５０
２. ５. ５喉管/ ５０
２. ５. ６扩散管/ ５１
２. ６微泡发生器充气性能分析/ ５２
２. ６. １充气量/ ５２
２. ６. １. １射流速度对充气量的影响/ ５２
２. ６. １. ２微泡发生器的结构对充气量的影响/ ５３
２. ６. ２气泡分散度/ ５４
２. ６. ３气泡分佈/ ５５
２. ６. ４含气率/ ５５
２. ７本章总结/ ５７
 
第三章微泡生成三相流力学机理研究/ ５８
３. １流体力学发展概述/ ５８
３. ２多相流研究概述/ ５９
３. ２. １研究概况/ ６０
３. ２. ２颗粒轨道模型/ ６２
３. ２. ３欧拉多相模型/ ６４
３. ２. ４双流体模型/ ６４
３. ２. ４. １双流体模型及其发展/ ６４
３. ２. ４. ２欧拉及拉格朗日观点比较和双流体模型通式/６６
３. ２. ５气、固、液三流体模型/ ６７
３. ２. ６紊流模型/ ６８
３. ３微泡发生器内三相流流动分析/ ６９
３. ３. １紊流流动/ ６９
３. ３. ２射流传质/ ７０
３. ３. ３相间耦合/ ７０
３. ３. ３. １气液相间的动量传递/ ７１
３. ３. ３. ２气固、液固相间的动量传递/ ７３
３. ３. ３. ３相间湍流相互作用/ ７３
３. ３. ３. ４相内作用/ ７３
３. ３. ４物理模型分析/ ７４
３. ４三相流混合模型的建立/ ７５
３. ４. １瞬态方程组/ ７６
３. ４. ２时均方程组/ ７８
３. ４. ３湍流封闭模型/ ８０
３. ５常数及符号/ ８４
３. ６本章小结/ ８５
 
第四章基于ＣＦＤ 的数值模拟分析/ ８７
４. １ＣＦＤ 概述及ＦＬＵＥＮＴ 软件/ ８８
４. １. １ＣＦＤ 的发展概况/ ８８
４. １. ２ＣＦＤ 数值模拟方法及主要流程/ ８８
４. １. ３ＦＬＵＥＮＴ 软件简述/ ９０
４. ２微泡发生器中的两相流数值模拟/ ９１
４. ２. １计算域及数值计算模型/ ９１
４. ２. ２边界条件及基本参数/ ９２
４. ２. ３数值模拟结果分析/ ９３
４. ３微泡发生器中的三相流数值模拟/ ９８
４. ３. １微泡发生器总体结构/ ９８
４. ３. ２数值计算边界条件/ ９９
４. ３. ３三相流的基本参数/ ９９
４. ３. ４计算域、控制方程和计算方法/ ９９
４. ３. ５仿真模拟与计算分析/ １００
４. ３. ５. １喷嘴处矿浆喷射速度的仿真模拟与计算分析/１００
４. ３. ５. ２速度分佈/ １０１
４. ３. ５. ３压力分佈/ １０７
４. ３. ５. ４湍动能分佈/ １１０
４. ３. ５. ５各相份额及分佈/ １１１
４. ４本章总结/ １１３
 
第五章浮选柱数学模型及微泡矿化机理研究/ １１４
５. １浮选速率方程/ １１４
５. ２浮选柱内矿粒的滞留时间/ １１５
５. ３微泡矿化力学机理研究/ １１５
５. ３. １单个矿粒与单微泡的附着/ １１６
５. ３. ２矿粒群与单微泡的附着/ １１８
５. ３. ３单层附着/ １１８
５. ３. ４多层附着/ １２０
５. ４矿化微泡的特性/ １２３
５. ４. １矿化微泡等速方程/ １２３
５. ４. ２空气与矿浆的流速比/ １２３
５. ４. ３矿化微泡密度/ １２４
５. ４. ４矿化微泡直径/ １２５
５. ５微泡矿化的影响因素/ １２６
５. ５. １矿粒疏水性对微泡矿化的影响/ １２６
５. ５. ２微泡直径对微泡矿化的影响/ １２６
５. ５. ３矿粒粒度对微泡矿化的影响/ １２７
５. ６本章小结/ １２７
 
第二部分应用实例
第六章射流式微泡发生器性能实验研究/ １３１
６. １实验装置/ １３１
６. ２设计特点/ １３３
６. ３实验结果分析/ １３３
６. ３. １工艺参数的实验研究/ １３３
６. ３. １. １介质流量及其压力的影响/ １３４
６. ３. １. ２背压的影响/ １３６
６. ３. １. ３进气量的影响/ １３７
６. ３. １. ４充气压力的影响/ １３８
６. ３. ２结构参数的实验研究/ １３９
６. ３. ２. １喷嘴到喉管入口间距的影响/ １３９
６. ３. ２. ２喉管结构形式及长径比的影响/ １４２
６. ３. ２. ３孔板(或筛网) 的影响/ １４３
６. ３. ２. ４扩散管接入方式的影响/ １４４
６. ４本章总结/ １４６
 
第七章旋流式微泡发生器/ １４７
７. １旋流式微泡发生器的设计与仿真/ １４７
７. １. １旋流式微泡发生器的工作原理/ １４７
７. １. ２旋流式微泡发生器的主要参数/ １４８
７. １. ２. １入水口直径/ １４８
７. １. ２. ２内腔直径/ １４９
７. １. ２. ３空气吸口直径/ １４９
７. １. ２. ４混合物出口直径/ １４９
７. １. ３旋流式微泡发生器的三维仿真分析/ １４９
７. １. ３. １旋流式微泡发生器的三维建模/ １５０
７. １. ３. ２旋流式微泡发生器的仿真参数设定/ １５０
７. １. ３. ３反应流场特性的几个主要参数/ １５１
７. １. ３. ４旋流自吸式微泡发生器内腔直径的参数设计/１５２
７.１.３.５旋流自吸式微泡发生器空气吸口直径的参数设计/１５７
 ７.１.３.６旋流自吸式微泡发生器混合物出口直径的参数设计/１６１
７. １. ３. ７最终模型确定/ １６３
７. １. ３. ８仿真小结/ １６３
７. ２旋流式微泡发生器的实验研究/ １６４
７. ２. １旋流式微泡发生器的实物加工/ １６４
７. ２. ２实验原理与装置/ １６６
７. ２. ３微泡尺寸与工况参数的关系/ １６７
７. ２. ４实验小结/ １７２
 
第八章混流式微泡发生器的性能研究/ １７３
８. １混流式微泡发生器的设计与仿真/ １７３
８. １. １混流式微泡发生器的基本结构/ １７３
８. １. ２混流式微泡发生器的工作原理/ １７５
８. １. ２. １基本性能方程/ １７５
８. １. ２. ２充气性能方程/ １７８
８. １. ３混流式微泡发生器基本性能的评价方法/ １８０
８. １. ３. １混流式微泡发生器内部流场流型/ １８０
８. １. ３. ２微泡尺寸计算与测试/ １８３
８. ２混流式微泡发生器内流场数值模拟/ １８６
８. ２. １微泡发生器内部三相流场仿真研究/ １８６
８. ２. ２仿真结果分析/ １８７
８. ２. ２. １喷嘴性能分析与评价/ １８７
８. ２. ２. ２喉管性能分析与评价/ １９４
８. ２. ２. ３扩散管性能分析与评价/ ２００
８. ２. ２. ４浮选柱高度对微泡发生器性能的影响/ ２０３
８. ２. ３仿真小结/ ２０４
 
第九章自吸式剪切流微孔微泡发生器的研究/ ２０５
９. １影响微孔成泡的因素/ ２０５
９. １. １孔口特性的影响/ ２０５
９. １. ２气室体积的影响/ ２０６
９. １. ３浸没深度的影响/ ２０７
９. １. ４液体的表面张力和气孔的润湿性的影响/ ２０７
９. １. ５液体粘度的影响/ ２０８
９. １. ６液体密度的影响/ ２０８
９. １. ７气体流率的影响/ ２０９
９. １. ８连续相速度的影响/ ２１０
９. ２在剪切流下的小孔成泡/ ２１１
９. ２. １单个成泡/ ２１１
９. ２. ２脉动成泡/ ２１２
９. ２. ３喷射成泡/ ２１２
９. ２. ４气穴成泡/ ２１３
９. ３文丘里管/ ２１３
９. ４多孔材料/ ２１５
９. ４. １有机泡沫浸渍法/ ２１５
９. ４. ２发泡法/ ２１６
９. ４. ３添加造孔剂法/ ２１６
９. ５自吸式剪切流微孔微泡发生器的仿真分析/ ２１７
９. ５. １文丘里式－多孔介质微泡发生器的结构研究/ ２１８
９. ５. ２使用ＦＬＵＥＮＴ 对自吸式剪切流微孔微泡发生器的选优设计/ ２１８
９. ５. ２. １已知数据/ ２１８
９. ５. ２. ２模型简化/ ２１９
９. ５. ２. ３数值模拟参数设置/ ２１９
９. ５. ２. ４入口半锥角α 的优化/ ２２０
９. ５. ２. ５出口半锥角对β 的优化/ ２２３
９. ５. ２. ６喉管长度ｌ 的确定/ ２２７
９.５.２.７陶瓷微孔膜管内径ｄ 对微泡发生器性能的影响/２３０
９. ５. ２. ８气室空气入口数量的确定/ ２３２
９. ５. ２. ９最终使用模型的确定/ ２３３
９. ５. ３仿真小结/ ２３４
９. ６自吸式剪切流微孔微泡发生器的实验研究/ ２３５
９. ６. １实验装置/ ２３５
９. ６. ２自吸状态下水流速度与微泡大小和含气率之间的关系/ ２ 
９. ６. ３气流率和剪切流速度对微泡粒径的影响/ ２３７
９. ６. ４实验小结/ ２３８
 
第十章微泡发生器性能分析评价系统研发/ ２３９
１０. １系统概述/ ２３９
１０. １. １系统开发相关工具/ ２３９
１０. １. ２系统总体结构/ ２４１
１０. ２参数化建模及网格划分模块/ ２４１
１０. ２. １微泡发生器结构的参数化/ ２４２
１０. ２. ２模块实现方法/ ２４４
１０. ２. ３参数化建模及网格划分模块开发/ ２４７
１０. ３分析求解及操作参数离散化模块/ ２５１
１０. ３. １模块实现方法/ ２５１
１０. ３. ２求解模块开发/ ２５３
１０. ３. ３操作参数离散化开发/ ２５６
１０. ４性能评价模块开发/ ２５７
１０. ４. １模块实现方法/ ２５７
１０. ４. ２模块开发/ ２５８
１０. ５数据管理模块/ ２５９
１０. ５. １模块实现方法/ ２５９
１０. ５. ２数据库设计/ ２５９
１０. ５. ３数据查询模块开发/ ２６２
１０. ６性能分析实例/ ２６３
１０. ７研发小结/ ２６４
 
第三部分电导法检测液位、泡沫层的研究
第十一章检测液位、泡沫层及其传感器研究/ ２６８
１１. １泡沫层厚度、液位高度对浮选的影响/ ２６８
１１. １. １泡沫层结构/ ２６８
１１. １. ２泡沫层性质/ ２６９
１１. １. ３液位高度对浮选的影响/ ２７０
１１. ２浮选柱液位检测方法分析/ ２７１
１１. ３电导式浮选液位传感器的研究/ ２７４
１１.３. １电导率液位检测法原理/ ２７５
１１. ３. ２静态矿浆与矿化泡沫物理特性的研究/ ２７６
１１. ３. ３小型浮选槽试验/ ２７８
１１. ３. ４试验结论/ ２８２
１１. ４电导式浮选液位传感器的设计/ ２８２
１１. ４. １检测原理/ ２８３
１１. ４. ２电导率液位传感器结构设计/ ２８３
１１. ４. ３电导率液位传感器控制电路设计/ ２８５
１１. ４. ４传感器检测电路和Ａ/ Ｄ 转换电路精度测试/ ２８７
１１. ５本章小结/ ２８９
１２ 微泡发生器流体动力学机理及其仿真与应用
 
第十二章检测装置设计/ ２９１
１２. １电阻式远传压力表/ ２９２
１２. ２检测装置硬件实现/ ２９３
１２. ２. １控制芯片的选择/ ２９３
１２. ２. ２时钟电路与复位电路/ ２９４
１２. ２. ３Ａ/ Ｄ 转换电路/ ２９５
１２. ２. ４串口通信电路/ ２９６
１２. ２. ５键盘与显示电路/ ２９８
１２. ２. ６系统电源/ ２９９
１２. ３检测软件设计/ ２９９
１２. ３. １数字泸波/ ３０１
１２. ３. ２检测系统初始化/ ３０２
１２. ３. ３压力检测程序/ ３０３
１２. ３. ４液位传感器的信号採集及预处理程序/ ３０３
１２. ３. ５液位高度及泡沫层厚度判定程序/ ３０４
１２. ３. ６报警程序/ ３０７
１２. ３. ７串行中断程序/ ３０８
１２. ３. ８上位机程序设计/ ３０９
１２. ３. ８. １Ｗｉｎｄｏｗｓ 环境下串行通信的实现/ ３
１２. ３. ８. ２上位机监测系统的功能要求/ ３１１
１２. ３. ８. ３上位机程序的实现/ ３１１
１２. ４实际检测实验/ ３１２
１２. ４. １工作背压对微泡发生器性能的影响/ ３１３
１２. ４. ２微泡发生器工作压力对泡沫层厚度的影响/ ３１５
１２. ４. ３进气阀开度对泡沫层的影响/ ３１８
１２. ５本章小结/ ３２０
 
第十三章总结与展望/ ３２１
１３. １研究成果/ ３２１
１３. ２展望/ ３２３
 
参考文献/ ３２４
总结与展望/ ３３５
 

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