本文選題：立式螺旋攪拌磨機　切入點：旋轉流體動力學　出處：《西華大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著高品位易選礦石資源大規(guī)模開采利用使簡單、易選礦資源正面臨日益短缺的局面;儲量豐富的貧、細、雜的低品位難選礦石資源開發(fā)利用率逐年增加。相比于易選礦,難選礦的選別困難、能量利用率低卻是不爭的事實。立式螺旋攪拌磨機作為一種高效、節(jié)能的超細磨設備,對于細粒嵌布的難選礦能進行有效的磨礦、再磨和選礦。雖然立式螺旋攪拌磨機已經(jīng)廣泛應用于金屬和非金屬的磨礦作業(yè)中,但是關于塔磨機磨礦作業(yè)時筒體內礦料的運動方式、筒體內礦料的速度和壓力變化情況以及螺旋攪拌器在磨礦過程中的受力情況的研究相對較少。本文結合立式螺旋攪拌磨機的磨礦工作原理,通過分析其工作原理完成以下幾個方面工作:(1)詳細的分析和研究立式螺旋攪拌磨機磨礦的工作原理,對磨礦過程中礦料的運動方式及兩種循環(huán)運動進行分析說明;介紹了塔磨機在磨礦過程中的兩種磨礦機理:摩擦研磨機理和撞擊粉磨機理;最后結合磨礦工作原理分析了礦料在磨礦作業(yè)時兩種層流運動:離心沉降和重力沉降。(2)參考慣性坐標系和非慣性坐標系之間的關系,利用慣性柱坐標推導出非慣性旋轉坐標系,建立了塔磨機流體域進行旋轉流體動力學建模;從微觀的角度分析礦料顆粒的運動方式。(3)根據(jù)立式螺旋攪拌磨機磨礦時礦料占據(jù)在筒體中的位置關系對塔磨機流體域進行三維整體建模,結合ANSYS-FLUENT軟件對流體域進行了試運行磨礦作業(yè)流體仿真,利用仿真結果驗證了塔磨機流體域建模的正確性,并為接下來的立式螺旋攪拌磨機的鐵精礦FLUENT仿真提供了模型依據(jù)。(4)在塔磨機流體域正確建模的前提下,文章使用ANSYS-FLUENT軟件對立式螺旋攪拌磨礦研磨鐵精礦的磨礦作業(yè)進行流體仿真。通過對筒體內流體域運動方式、兩相流材料設置(鐵精礦和水)、interface面結合和適當?shù)牡綌?shù)設置等操作進行塔磨機流體仿真實驗,利用仿真結果的速度云圖和壓力云圖來分析塔磨機磨礦時的運動狀況;同時結合塔磨機流體域FLUENT仿真,利用ANSYS-Workbench對螺旋攪拌器進行單相流固耦合分析,仿真出螺旋攪拌器在磨礦時的應力變化情況和螺旋葉片變形情況。進而仿真結果給塔磨機螺旋攪拌器設計提供了重要的依據(jù);同時對螺旋攪拌器進行了模態(tài)分析,仿真出其在前八階的模態(tài)振型圖。
[Abstract]:With the large-scale exploitation and utilization of high grade and easy ore resources, the easy ore dressing resources are facing an increasingly short situation, and the utilization ratio of poor, fine and miscellaneous low grade refractory ore resources with rich reserves is increasing year by year.Compared with easy dressing, it is difficult to separate difficult ore, but low energy utilization ratio is an indisputable fact.As a kind of high efficiency and energy saving ultrafine grinding equipment, vertical screw mixing mill can effectively grind, remill and concentrate fine particles.Although vertical screw mixing mills have been widely used in metal and non-metallic grinding operations, the movement of ore in the cylinder during the grinding operation of the tower mill is concerned.There are few researches on the variation of the velocity and pressure of the ore in the cylinder and the stress of the screw agitator in the grinding process.In this paper, the grinding principle of vertical screw mixing mill is analyzed and the working principle of vertical screw mixing mill is studied by analyzing its working principle in the following aspects: 1.This paper analyzes the movement mode and two kinds of circulating movement of ore in grinding process, introduces two kinds of grinding mechanism of tower mill in grinding process: friction grinding mechanism and impact grinding mechanism;Finally, the relationship between the reference inertial coordinate system and the non-inertial coordinate system is analyzed, and the non-inertial rotating coordinate system is derived from the inertial cylindrical coordinate system.The rotary hydrodynamic modeling of tower mill was established in the fluid domain.According to the position relation of the ore material occupied in the cylinder in the grinding process of the vertical screw agitator, the three-dimensional integral modeling of the fluid domain of the tower mill is carried out from the microscopic point of view.Combined with ANSYS-FLUENT software, the fluid simulation of trial-running grinding operation is carried out, and the correctness of modeling in fluid domain of tower mill is verified by simulation results.It also provides the model basis for the FLUENT simulation of iron concentrate of the vertical screw agitator under the premise of the correct modeling in the fluid domain of the tower mill.In this paper, ANSYS-FLUENT software is used to simulate the grinding operation of helical agitation grinding iron concentrate.The fluid simulation experiment of tower mill was carried out by means of fluid domain motion mode, two phase flow material setting (combination of iron concentrate and water surface and appropriate iterative step setting etc.)The velocity cloud diagram and pressure cloud diagram of the simulation results are used to analyze the movement of the mill grinding machine, and the single-phase fluid-solid coupling analysis of the screw mixer is carried out by using ANSYS-Workbench combined with the FLUENT simulation in the fluid domain of the tower mill.The stress change and screw blade deformation of screw agitator during grinding are simulated.The simulation results provide an important basis for the design of spiral stirrer of tower mill, and at the same time, the modal analysis of spiral stirrer is carried out, and the modal mode diagram of the first eight steps is simulated.
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD453

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本文編號：1722847