Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 3/2017

08.02.2017

An SPH Study of Molten Matte–Slag Dispersion

verfasst von: Shungo Natsui, Ryota Nashimoto, Takehiko Kumagai, Tatsuya Kikuchi, Ryosuke O. Suzuki

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 3/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The transient behaviors of two immiscible liquids, namely, molten matte and molten slag, with a high interfacial tension were investigated using the smoothed particle hydrodynamics model. Numerical simulations were performed using a discrete-element-type method that could track the movement of both the continuous liquid phase and the dispersed one directly. Numerical simulations were also performed for conditions corresponding to different interfacial tension and density values. Further, the predicted topological changes as well as the relationship between the physical properties and the droplet size distribution were investigated. It was found that, with an increase in the interfacial tension, the large droplets formed aggregate quickly with the bulk phase, owing to the buoyancy force. It was also found that the absolute value of the interfacial tension determines the interfacial area, suggesting that it also affects the droplet settling time. As such, we can conclude that the nonlinearly changed interface shape can easily become unstable as a result of only a slight change in the curvature.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat W.G. Davenport, M. King, M. Schlesinger, and A.K. Biswas: Extractive Metallurgy of Copper, 4th ed., Pergamon, New York, 2002, pp. 173–186.CrossRef W.G. Davenport, M. King, M. Schlesinger, and A.K. Biswas: Extractive Metallurgy of Copper, 4th ed., Pergamon, New York, 2002, pp. 173–186.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat S. C. C. Barnett: Min. Mag., 1979, vol. 140, 408–417. S. C. C. Barnett: Min. Mag., 1979, vol. 140, 408–417.
4.
Zurück zum Zitat G. G. Stokes: On the Effect of the Internal Friction of Fluids on the Motion of Pendulums, Cambridge Philos. Trans., 1851, vol. 9, 8–106. G. G. Stokes: On the Effect of the Internal Friction of Fluids on the Motion of Pendulums, Cambridge Philos. Trans., 1851, vol. 9, 8–106.
7.
9.
Zurück zum Zitat J. J. Monaghan: Annu. Rev. Astron. Astrophys., 1992, vol. 30, 543–574.CrossRef J. J. Monaghan: Annu. Rev. Astron. Astrophys., 1992, vol. 30, 543–574.CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat J. Harting, S. Frijters, M. Ramaioli, M. Robinson, D.E. Wolf and S. Luding: EPJ-Special Topics, 2014, vol. 223, pp. 2253–2267.CrossRef J. Harting, S. Frijters, M. Ramaioli, M. Robinson, D.E. Wolf and S. Luding: EPJ-Special Topics, 2014, vol. 223, pp. 2253–2267.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat B. Ren, C. Li, X. Yan, M. C. Lin, J. Bonet, and S. M. Hu: ACM Trans. Graph. (TOG), 2014, vol. 33, 171.CrossRef B. Ren, C. Li, X. Yan, M. C. Lin, J. Bonet, and S. M. Hu: ACM Trans. Graph. (TOG), 2014, vol. 33, 171.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat A. Vorobyev: A Smoothed Particle Hydrodynamics Method for the Simulation of Centralized Sloshing Experiments, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2012, pp. 83-96. A. Vorobyev: A Smoothed Particle Hydrodynamics Method for the Simulation of Centralized Sloshing Experiments, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2012, pp. 83-96.
14.
Zurück zum Zitat N. Grenier, M. Antuono, A. Colagrossi, D. Le Touzé, and B. Alessandrini: J. Comput. Phys., 2009, vol. 228, pp. 8380–8393.CrossRef N. Grenier, M. Antuono, A. Colagrossi, D. Le Touzé, and B. Alessandrini: J. Comput. Phys., 2009, vol. 228, pp. 8380–8393.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat N. Grenier, D. Le Touzé, A. Colagrossi, M. Antuono, and G. Colicchio: Ocean Eng., 2013, vol. 69, pp. 88–102.CrossRef N. Grenier, D. Le Touzé, A. Colagrossi, M. Antuono, and G. Colicchio: Ocean Eng., 2013, vol. 69, pp. 88–102.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat U. C. Bandara, A. M. Tartakovsky, M. Oostrom, B. J. Palmer, J. Grate, and C. Zhang, Adv. Water Resour., 2013, vol. 62, 356–69.CrossRef U. C. Bandara, A. M. Tartakovsky, M. Oostrom, B. J. Palmer, J. Grate, and C. Zhang, Adv. Water Resour., 2013, vol. 62, 356–69.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat K. Szewc, J. Pozorski, and J. P. Minier: Int. J. Num. Meth. Eng., 2012, vol. 92, pp. 343–69.CrossRef K. Szewc, J. Pozorski, and J. P. Minier: Int. J. Num. Meth. Eng., 2012, vol. 92, pp. 343–69.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat K. Szewc, J. Pozorski, and J. P. Minier: Int. J. Multiphase Flow, 2013, vol.50, 98–105.CrossRef K. Szewc, J. Pozorski, and J. P. Minier: Int. J. Multiphase Flow, 2013, vol.50, 98–105.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat K. Szewc, J. Pozorski, and J. P. Minier: Int. J. Numer. Methods Eng., 2015, vol. 103, pp. 625–649.CrossRef K. Szewc, J. Pozorski, and J. P. Minier: Int. J. Numer. Methods Eng., 2015, vol. 103, pp. 625–649.CrossRef
21.
22.
Zurück zum Zitat G. Hashimoto and H. Noguchi: Trans. JSCES, 2007, vol. 2007, 20070030. G. Hashimoto and H. Noguchi: Trans. JSCES, 2007, vol. 2007, 20070030.
23.
Zurück zum Zitat A. Colagrossi and M. Landrini: J. Comput. Phys., 2003, vol. 191, pp. 448–475.CrossRef A. Colagrossi and M. Landrini: J. Comput. Phys., 2003, vol. 191, pp. 448–475.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat P. Lancaster and K. Salkauskas: Math. Comput., 1981, vol. 37, pp. 141–158.CrossRef P. Lancaster and K. Salkauskas: Math. Comput., 1981, vol. 37, pp. 141–158.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat G. R.Liu and M.B. Liu: Smoothed Particle Hydrodynamics (a meshfree particle method), World Scientific Publishing Co., Singapore, 2003, pp. 118–137.CrossRef G. R.Liu and M.B. Liu: Smoothed Particle Hydrodynamics (a meshfree particle method), World Scientific Publishing Co., Singapore, 2003, pp. 118–137.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat J. C. Lattanzio, J. J. Monaghan, H. Pongracic and M. P. Schwartz: SIAM J. Sci. Statist. Comput., 1986, vol. 7, pp. 591–598.CrossRef J. C. Lattanzio, J. J. Monaghan, H. Pongracic and M. P. Schwartz: SIAM J. Sci. Statist. Comput., 1986, vol. 7, pp. 591–598.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat A. Khayyer, H. Gotoh, and S. D. Shao: Coast. Eng., 2008, vol. 55, pp. 236–250.CrossRef A. Khayyer, H. Gotoh, and S. D. Shao: Coast. Eng., 2008, vol. 55, pp. 236–250.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat A. Shakibaeinia and Y. C. Jin: Comput. methods Appl. Mech. Eng., 2012, vol. 13, pp. 229–232. A. Shakibaeinia and Y. C. Jin: Comput. methods Appl. Mech. Eng., 2012, vol. 13, pp. 229–232.
29.
30.
Zurück zum Zitat M. Kondo, S. Koshizuka and M. Takimoto, Trans JSCES, 2007, vol.2007, 20070021. M. Kondo, S. Koshizuka and M. Takimoto, Trans JSCES, 2007, vol.2007, 20070021.
31.
Zurück zum Zitat S. Natsui, R. Soda, T. Kon, S. Ueda, J. Kano, R. Inoue, and T. Ariyama: Mater. Trans., 2012, vol. 53, pp. 662–670.CrossRef S. Natsui, R. Soda, T. Kon, S. Ueda, J. Kano, R. Inoue, and T. Ariyama: Mater. Trans., 2012, vol. 53, pp. 662–670.CrossRef
32.
33.
Zurück zum Zitat A. M. Tartakovsky and A. Panchenko: J. Comput. Phys., 2016, vol. 305, pp. 1119–1146.CrossRef A. M. Tartakovsky and A. Panchenko: J. Comput. Phys., 2016, vol. 305, pp. 1119–1146.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat J.C. Butcher: Numerical methods for ordinary differential equations, Wiley, New York, 2008, pp. 105–107.CrossRef J.C. Butcher: Numerical methods for ordinary differential equations, Wiley, New York, 2008, pp. 105–107.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat R. Courant, K. Friedrichs, and H. Lewy, Mathematische annalen, 1928, vol. 100, pp. 32–74.CrossRef R. Courant, K. Friedrichs, and H. Lewy, Mathematische annalen, 1928, vol. 100, pp. 32–74.CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat S. Natsui, R. Nashimoto, H. Takai, T. Kumagai, T. Kikuchi, and R. O. Suzuki: Chem. Eng. Sci., 2016, vol. 141, pp. 342–355.CrossRef S. Natsui, R. Nashimoto, H. Takai, T. Kumagai, T. Kikuchi, and R. O. Suzuki: Chem. Eng. Sci., 2016, vol. 141, pp. 342–355.CrossRef
38.
Zurück zum Zitat M. Nädler and D. Mewes: Chem. Eng. Technol., 1995, vol. 18, pp. 156–165.CrossRef M. Nädler and D. Mewes: Chem. Eng. Technol., 1995, vol. 18, pp. 156–165.CrossRef
Metadaten
Titel
An SPH Study of Molten Matte–Slag Dispersion
verfasst von
Shungo Natsui
Ryota Nashimoto
Takehiko Kumagai
Tatsuya Kikuchi
Ryosuke O. Suzuki
Publikationsdatum
08.02.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 3/2017
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-017-0930-z

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2017

Metallurgical and Materials Transactions B 3/2017 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.