本文關(guān)鍵詞：立式螺旋攪拌磨機粉磨過程數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 立式螺旋攪拌磨機 研磨機理 離散元 流體力學(xué) 有限元

【摘要】：本文結(jié)合國家863計劃項目“大型露天礦采礦技術(shù)與裝備”(No.2012AA062002),對立式螺旋攪拌磨機研磨機理及粉磨過程進行了研究。分析了立式螺旋攪拌磨機的工作原理,研究了磨礦性能指標和工藝參數(shù),推導(dǎo)出功率計算公式;分別利用離散元和流體力學(xué)方法建立模型對粉磨過程進行了數(shù)值模擬研究,最后利用離散元與有限元耦合的方法研究了攪拌器在工作中的應(yīng)力應(yīng)變,分析并優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)。論文通過查閱國內(nèi)外文獻,介紹了立式螺旋攪拌磨機的研究背景和意義,綜述了國內(nèi)外應(yīng)用和研究現(xiàn)狀。分析并總結(jié)了國內(nèi)外攪拌磨機的破碎理論、研究方法和研究結(jié)果,分析了粉磨機理并對三種主要破碎方式進行理論分析。研究了介質(zhì)應(yīng)力強度、顆粒碰撞次數(shù)等磨礦性能指標。討論了結(jié)構(gòu)及特征參數(shù)對磨礦效果的影響,推導(dǎo)出磨機的功率。利用離散元方法,建立了立式螺旋攪拌磨機仿真模型,分析了啟動力矩和功率,研究了介質(zhì)球在磨機內(nèi)部運動軌跡、速度分布和碰撞能量譜,提取了攪拌器壓力分布、能量損耗和磨損云圖,得到了有效研磨區(qū)域。針對磨機轉(zhuǎn)速、攪拌器導(dǎo)程和顆粒尺寸分布分別研究其對粉磨效果的影響,最后提出綜合磨礦指標,利用正交試驗分析各因素對磨礦效果的影響,得到了在特定權(quán)重系數(shù)下的最優(yōu)磨礦組合。利用流體力學(xué)的方法提出單相牛頓流體假設(shè)并建立仿真模型,在湍流流場下對磨機進行了分析。分析了流體的流動情況、速度等值線,研究了湍流強度和湍動能,得到的有效研磨區(qū)域與離散元的結(jié)果一致,說明了兩種研究方法的可行性。針對磨機轉(zhuǎn)速、攪拌器導(dǎo)程和流體粘度三個變量,分別研究各個因素對破碎效果的影響,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和粘度對流體運動影響較大。基于EDEM-Workbench耦合方法對工作中的攪拌器進行受力分析,研究得出攪拌器在工作中由于一端支撐導(dǎo)致上端應(yīng)力較大、下端應(yīng)變較大,容易產(chǎn)生偏擺現(xiàn)象,影響磨機的穩(wěn)定運行和效率,提出了增大攪拌軸上端直徑的方法,結(jié)果驗證能夠改善攪拌器偏擺現(xiàn)象,對提高磨機的綜合性能具有重要意義。本文通過對立式螺旋攪拌磨機粉磨過程分別進行離散元和流體力學(xué)仿真分析,闡述了研磨機理,得到了工藝參數(shù)對磨礦效果的影響,基于離散元與有限元耦合對關(guān)鍵部件攪拌器進行結(jié)構(gòu)改進,提高了磨機的綜合性能,為立式螺旋攪拌磨機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能研究提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：立式螺旋攪拌磨機 研磨機理 離散元 流體力學(xué) 有限元
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD453
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 主要符號說明10-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 立式螺旋攪拌磨機發(fā)展歷史及應(yīng)用現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 立式螺旋攪拌磨機發(fā)展歷史14-15
• 1.2.2 立式螺旋攪拌磨機國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀15-18
• 1.3 立式螺旋攪拌磨機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)組成及特點18
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 文章主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 立式螺旋攪拌磨機粉磨機理及關(guān)鍵參數(shù)分析23-37
• 2.1 工作原理分析23-24
• 2.2 立式螺旋攪拌磨機粉磨機理分析24-29
• 2.2.1 三大粉碎理論24-26
• 2.2.2 介質(zhì)應(yīng)力強度26-28
• 2.2.3 顆粒碰撞次數(shù)28-29
• 2.2.4 粉碎能29
• 2.2.5 研磨介質(zhì)和設(shè)備磨損29
• 2.3 結(jié)構(gòu)及特征參數(shù)分析29-32
• 2.3.1 螺旋直徑29-30
• 2.3.2 螺旋導(dǎo)程與升角30
• 2.3.3 磨機轉(zhuǎn)速30-31
• 2.3.4 介質(zhì)球?qū)傩院统叽?/span>31-32
• 2.3.5 滯留時間32
• 2.4 功率分析32-36
• 2.4.1 功率計算研究現(xiàn)狀32-33
• 2.4.2 功率推導(dǎo)33-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 基于EDEM塔磨機粉磨過程數(shù)值模擬研究37-59
• 3.1 離散元仿真模型建立37-38
• 3.1.1 三維模型建立37-38
• 3.1.2 物理屬性設(shè)置和工作參數(shù)選取38
• 3.2 粉磨過程仿真分析38-47
• 3.2.1 顆粒路徑分析38-40
• 3.2.2 顆粒速度分析40-42
• 3.2.3 啟動功率分析42-43
• 3.2.4 碰撞能量譜43-44
• 3.2.5 壓力分布分析44-45
• 3.2.6 能量吸收及磨損45-47
• 3.3 不同參數(shù)對粉磨過程影響仿真分析47-54
• 3.3.1 磨機轉(zhuǎn)速對磨礦性能影響研究47-50
• 3.3.2 顆粒尺寸分布對磨礦性能影響研究50-52
• 3.3.3 攪拌器導(dǎo)程對磨礦性能影響研究52-54
• 3.4 不同工況下磨礦性能正交試驗分析54-58
• 3.4.1 試驗指標54
• 3.4.2 試驗因素及水平54-55
• 3.4.3 試驗方案的設(shè)計和試驗結(jié)果55-56
• 3.4.4 試驗設(shè)計結(jié)果分析56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 立式螺旋攪拌磨機流場數(shù)值模擬研究59-77
• 4.1 流場數(shù)值模型建立59
• 4.2 流體流動狀態(tài)確定59-60
• 4.3 物理模型求解方法和參數(shù)設(shè)置60-61
• 4.4 立式螺旋攪拌磨機內(nèi)部流場分析61-67
• 4.4.1 流體運動分析61-64
• 4.4.2 粘性耗散率、剪切率64-67
• 4.5 立式螺旋攪拌磨機結(jié)構(gòu)和運動參數(shù)分析67-76
• 4.5.1 轉(zhuǎn)速分析67-70
• 4.5.2 導(dǎo)程分析70-73
• 4.5.3 粘度分析73-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 第5章 基于EDEM-Workbench耦合螺旋攪拌器結(jié)構(gòu)優(yōu)化77-83
• 5.1 EDEM-Workbench耦合介紹77
• 5.2 EDEM-Workbench耦合建模過程77-79
• 5.3 加載和建立約束79-81
• 5.4 分析求解81-82
• 5.4.1 應(yīng)力分析81
• 5.4.2 應(yīng)變分析81-82
• 5.5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化82
• 5.6 本章小結(jié)82-83
• 第6章 結(jié)論與展望83-85
• 6.1 總結(jié)83
• 6.2 創(chuàng)新點83-84
• 6.3 展望84-85
• 參考文獻85-91
• 作者簡介及科研成果91-93
• 致謝93

【參考文獻】

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本文編號：779975