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        XFD浮選機數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分

        2018-08-23 09:29:26
        時代農(nóng)機 2018年6期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        劉 翔

        (中國礦業(yè)大學(北京)化學與環(huán)境工程學院,北京 100083)

        XFD浮選機是實驗室分選細粒煤泥的設(shè)備,其內(nèi)部流場運動非常復雜,使用數(shù)值模擬的方法可以高效的了解其運動特性。張會娥采用Gambit軟件對XFD浮選機進行網(wǎng)格劃分。但是近年來一般采用ICEM對流體模型進行網(wǎng)格劃分。

        1 XFD浮選機幾何模型建立

        (1)槽體的生成。草圖繪制壁面一側(cè)形狀,使用拉伸,抽殼方式將主槽體生成。然后建立基準面,繪制副槽體草圖,使用放樣,抽殼方式生成副槽。最后通過切除拉伸,將主副槽之間的循環(huán)孔繪制出來。

        (2)轉(zhuǎn)子與軸的生成。

        (3)定子的生成。首先通過拉伸和切除將定子圓盤及循環(huán)孔繪制出來,然后再圓盤上繪制葉片的草圖,并且拉伸形成定子葉片。最后通過列陣的方式將其余葉片生成。

        (4)定子上部圓臺部分的生成。這部分包括的細節(jié)比較多:空氣的入口、與定子相連的循環(huán)孔、與副槽相連的循環(huán)孔以及兩個傾斜的擋板。

        (5)最終通過Solid works裝配體模塊,將XFD浮選機的各個零部件組裝起來,形成最終的三維實體模型,如圖1所示。

        2 XFD浮選機網(wǎng)格劃分

        2.1 網(wǎng)格介紹

        ICEMCFD強大的網(wǎng)格劃分技術(shù)如:邊界層自動加密、局部加密、高質(zhì)量的全六面體網(wǎng)格、復雜空間的混合網(wǎng)格等可以滿足CFD嚴格的網(wǎng)格要求。

        根據(jù)網(wǎng)格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。雖然結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有計算精度高、效率高,且可以方便準確的處理邊界條件等優(yōu)點,但是對于外形復雜的計算區(qū)域來說,網(wǎng)格的生成較為困難。因此對于復雜區(qū)域的網(wǎng)格劃分就需要使用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格了。由于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格沒有規(guī)則的拓撲結(jié)構(gòu),網(wǎng)格節(jié)點也是隨意分布的,因此靈活性比較強并且求解精度較低。

        2.2 XFD浮選機網(wǎng)格劃分步驟

        (1)將Solid works中的三維實體模型導入ICEMCFD中,進行計算前處理。最終劃分兩個計算域:靜止區(qū)域和旋轉(zhuǎn)的動區(qū)域,如圖2所示。

        圖1 XFD浮選機流體域

        圖2 XFD浮選機網(wǎng)格劃分

        (2)生成四面體網(wǎng)格并局部加密。網(wǎng)格生成后進行調(diào)整,檢查網(wǎng)格質(zhì)量,修復質(zhì)量不好的網(wǎng)格,循環(huán)往復直到網(wǎng)格質(zhì)量符合要求。

        (3)當網(wǎng)格質(zhì)量及效果達到預期的時候,將規(guī)則區(qū)域中的四面體網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為六面體網(wǎng)格,轉(zhuǎn)化率為0.3最為合適。調(diào)整后網(wǎng)格質(zhì)量符合要求時,就可以輸出網(wǎng)格。

        (4)最終劃分網(wǎng)格數(shù)量是2202338個,按照ICEM軟件中網(wǎng)格質(zhì)量判定指標檢測網(wǎng)格質(zhì)量為0.4以上,符合計算要求。

        3 結(jié)語

        (1)對XFD浮選機的內(nèi)部構(gòu)造進行深入了解,測量了實驗室XFD浮選機的真實尺寸,并使用Solid works對其進行1:1三維實體建模。

        (2)對比不同網(wǎng)格的劃分特點,最終得出對XFD浮選機采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格最合適。

        (3)采用四面體網(wǎng)格與六面體網(wǎng)格結(jié)合,并且局部加密的混合網(wǎng)格劃分方式劃分了XFD浮選機網(wǎng)格。

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