دانشگاه یزد روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن 2251-6565 11 27 2021 06 22 Investigation of bubble velocity profile in the column flotation cell by computational fluid dynamics simulation بررسی پروفیل سرعت صعود حباب در سلول فلوتاسیون ستونی با شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی 43 54 1972 10.22034/anm.2021.1972 FA نرجس خراسانی زاده دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران 0000-0003-0559-2968 محمد کارآموزیان دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران حسین نوری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان، کاشان، ایران Journal Article 2020 08 17 <strong>Summary</strong> <br />Hydrodynamic components play an important role in the process performance of column flotation. CFD as a numerical method can help analyze and predict flow components. In this paper, the single-bubble rising velocity profile in the flotation column is studied in two-phase with CFD. Simulations have been performed in Fluent software using a two-phase VOF model. A computational column with a square cross-section of 10 cm and a height of 100 cm has been considered. The air is taken in by a single bubble from the bottom of the column by an internal sparger. To validate the simulation results, a series of experiments were performed exactly according to the mentioned conditions, while imaging was used to record hydrodynamic components such as inlet airflow, bubble diameter, and bubble rise velocity, etc. The experimental results are consistent with previous observations that studies by others. Also, the results of the simulations performed are qualitatively and quantitatively consistent with the experimental results. The results show that CFD simulation can well predict the rise of the bubble and its related parameters in the flotation column, including the bubble rise rate with a difference of less than 5% compared to the experimental values. In this paper, the single-bubble rising velocity profile in the flotation column is studied in two-phase with CFD. <br />  <br /><strong>Introduction</strong> <br />This article consisted of two parts: the experimental tests and the CFD simulations. The authors tried to present a set of setting to simulate the bubble rising velocity as well as possible by their facilities. <br />  <br /><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />Simulations have been performed in Fluent software using a two-phase VOF model. A computational column with a square cross-section of 10 cm and a height of 100 cm has been considered. The air is taken in by a single bubble from the bottom of the column by an internal sparger. To validate the simulation results, a series of experiments were performed exactly according to the mentioned conditions, while imaging was used to record hydrodynamic components. <br />  <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />The results showed that CFD simulation can well predict the rise of the bubble and its related parameters in the flotation column, including the bubble rise rate with a difference of less than 5% compared to the experimental values. مؤلفه‌های هیدرودینامیکی در فلوتاسیون ستونی نقش مهمی در عملکرد و کارایی فرآیند دارند. دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به‌عنوان یک روش عددی می‌تواند در تحلیل و پیش‌بینی مؤلفه‌های جریان راهگشا باشد. در این مقاله پروفیل سرعت صعود تک حباب در ستون فلوتاسیون به‌صورت دوفازی و با روش CFD مطالعه شده است. شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار فلوئنت و با به‌کارگیری مدل دوفازی VOF انجام شدند. میدان محاسباتی، ستونی با مقطع مربع به ضلع 10 سانتی‌متر و ارتفاع 100 سانتی‌متر بود که هوا به‌وسیله یک حباب‌ساز داخلی از قسمت پایین ستون به‌صورت تک حباب وارد می‌شد و به‌منظور کاهش حجم محاسبات و ساده‌سازی مسئله ستون ابتدا پر از آب در نظر گرفته شد. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی، یک سری آزمایش تجربی انجام شد که طی آن از تصویربرداری برای ثبت مؤلفه‌های هیدرودینامیکی ازجمله دبی هوای ورودی، اندازه‌گیری قطر حباب، سرعت صعود حباب و ماندگی گاز استفاده شد. مقایسه‌ی الگوی سرعت صعود حباب در آزمایش‌های تجربی با مطالعات سایرین مؤید صحت نتایج تجربی است. همچنین نتایج شبیه‌سازی نشان داد که CFD به‌خوبی می‌تواند الگوی کلی پروفیل سرعت صعود حباب و مقدار آن را در ستون فلوتاسیون را با اختلاف کمتر از 5 درصد نسبت به مقادیر تجربی پیش‌بینی کند. https://anm.yazd.ac.ir/article_1972_03537fc846dd5cd9951b3344ac1aad1f.pdf