【目的】棒销式砂磨机的工作过程存在复杂的气体、液体和固体的三相耦合现象,为了使仿真工况更接近实际工况,构建气-液-固三相耦合仿真模型,提高棒销式砂磨机仿真设计的准确性。【方法】采用离散单元法(discrete element method,DEM)和...【目的】棒销式砂磨机的工作过程存在复杂的气体、液体和固体的三相耦合现象,为了使仿真工况更接近实际工况,构建气-液-固三相耦合仿真模型,提高棒销式砂磨机仿真设计的准确性。【方法】采用离散单元法(discrete element method,DEM)和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分别研究固体相和流体相,并引入流体体积模型(volume of fluid model,VOF)区分流体相所包含的液体相和气体相,分析固体相运动方程、流体相控制方程,确定气-液界面的识别方法和耦合计算方法,制定仿真流程;通过单球落水仿真、颗粒群落水仿真试验分析CFD-DEM-VOF三相耦合模型仿真计算的精度,并进行准确性验证;在设置仿真参数、进行网格划分及其无关性分析基础上,针对棒销式砂磨机的CFD-DEM-VOF三相耦合模型进行仿真试验;对流体速度、颗粒总能量和颗粒的速度的仿真结果进行分析,并通过实验验证仿真结果。【结果】在单球落水仿真试验中,根据CFD-DEM-VOF三相耦合模型的仿真结果与根据Stokes定律的理论计算结果基本吻合;在颗粒群落水仿真过程中,液面上升高度的仿真值与理论值之间的相对误差为1.37%,VOF模型的体积守恒性较好;棒销四面体网格边长小于2 mm、研磨桶四面体网格边长小于2.5 mm时,满足网格独立性的精度要求,同时计算量也较少;随着棒销转速的增大,流体速度、颗粒总能量、颗粒平均速度也逐渐增大;当棒销转速为1400~2000 r/min时,CFD-DEM-VOF三相耦合模型流体速度的仿真与实验结果最为接近;当棒销转速为1400~2200 r/min时,CFD-DEM-VOF三相耦合模型的颗粒总能量仿真值与实验值的最大相对误差为1%。【结论】与仅仅采用流体相、固体相单相模型或固-液两相模型相比,采用CFD-DEM-VOF三相耦合模型设计棒销式砂磨机的计算精度和准确性较高,仿真性能好。展开更多
为探究不同品位矿石在半自磨机干、湿磨情况下的能量利用规律,基于离散元法(discrete element method,DEM)与计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)建立了湿式半自磨过程耦合仿真模型,并对比分析了不同品位矿石在干、湿磨情况...为探究不同品位矿石在半自磨机干、湿磨情况下的能量利用规律,基于离散元法(discrete element method,DEM)与计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)建立了湿式半自磨过程耦合仿真模型,并对比分析了不同品位矿石在干、湿磨情况下的运动状态与碰撞能量分布。研究结果表明:在30%、35%和40%矿石品位下,湿式和干式半自磨过程切向和法向能量利用率均随品位升高呈下降趋势。由于存在液体介质,湿式半自磨颗粒间磨剥作用减弱,冲击力传递效应增强,在30%、35%和40%矿石品位下,切向能量利用率较干式半自磨能量利用率分别降低2.30%、2.87%和3.51%,而法向能量利用率较干式半自磨能量利用率分别提高2.08%、2.42%和2.68%。本文揭示了矿石品位、液体介质与矿石能量利用率的作用机理,为半自磨生产过程工艺优化和节能降耗提供理论依据。展开更多
文摘为探究不同品位矿石在半自磨机干、湿磨情况下的能量利用规律,基于离散元法(discrete element method,DEM)与计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)建立了湿式半自磨过程耦合仿真模型,并对比分析了不同品位矿石在干、湿磨情况下的运动状态与碰撞能量分布。研究结果表明:在30%、35%和40%矿石品位下,湿式和干式半自磨过程切向和法向能量利用率均随品位升高呈下降趋势。由于存在液体介质,湿式半自磨颗粒间磨剥作用减弱,冲击力传递效应增强,在30%、35%和40%矿石品位下,切向能量利用率较干式半自磨能量利用率分别降低2.30%、2.87%和3.51%,而法向能量利用率较干式半自磨能量利用率分别提高2.08%、2.42%和2.68%。本文揭示了矿石品位、液体介质与矿石能量利用率的作用机理,为半自磨生产过程工艺优化和节能降耗提供理论依据。
