超微粉碎过程粉碎腔流场的研究

论文摘要

随着产品加工的日益精细化,超微粉碎技术应用越来越广泛。本文介绍了超微粉碎设备的应用及市场情况,对超微粉碎设备的国内外发展现状与趋势做了综述性的说明。针对国内的超微粉碎机效率和产品粒度等方面存在的问题,运用数值模拟的方法进行研究,实现了粉碎流场的可视化,为粉碎过程的深入研究提供了条件。利用商业计算流体力学软件FLUENT的RNGκ?ε湍流模型,分别采用基于欧拉法的MIXTURE模型和离散相随机轨道模型,对粉碎腔内的气-固两相三维流场进行数值模拟,探讨了压力场、速度场等的分布情况。通过改变转速、锤筛间隙和压力等因素,分析操作参数和结构参数的改变对粉碎腔内流场和粉碎效果的影响,从而为参数的优化提供研究资料。结合多方面的资料和书籍,总结出了多相流模型和离散相模型模拟过程的具体步骤和各项操作的采用条件,并对模拟中经常出现的问题进行了概括和解说,为类似模型的模拟提供了宝贵的资料和经验。针对超微粉碎机的工作原理,提出了影响粉碎效率的各个因素,并对其进行分析,得到了一系列结论。通过实验研究,证明了结论的正确性,同时在一定程度上论证了数值模拟的可靠性。在此基础上,对设备的改进提出一些建设性的意见,为此类设备的优化提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题简介
• 1.2 超微粉碎设备研究进展
• 1.3 超微粉碎技术应用情况和市场分析
• 1.4 我国超微粉碎技术的制约因素及发展趋势
• 1.4.1 制约我国超细粉碎技术发展的主要因素
• 1.4.2 我国超细粉碎技术发展趋势
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第二章 超微粉碎技术的理论研究
• 2.1 超微粉碎理论介绍
• 2.1.1 物料粉碎的力学特性
• 2.1.2 粉碎的基本形式
• 2.1.3 物料的粉碎过程
• 2.1.4 颗粒破碎与粉碎能耗理论
• 2.1.5 热力学效率与能量利用率
• 2.1.6 物料停留时间的分布
• 2.2 粉碎的基本条件
• 2.2.1 物料性质
• 2.2.2 物料状态
• 2.2.3 物料粒度
• 2.2.4 粉碎能力
• 2.2.5 粉碎方式
• 第三章 FLUENT 软件应用及模型的选取
• 3.1 计算流体力学研究
• 3.1.1 什么是计算流体动力学
• 3.1.2 计算流体动力学的形成与发展
• 3.1.3 计算流体动力学与理论分析及试验测量方法的关系
• 3.1.4 计算流体力学的分支
• 3.1.5 计算流体动力学的工作步骤
• 3.1.6 计算流体动力学的应用领域
• 3.2 FLUENT 软件研究
• 3.2.1 FLUENT 软件应用
• 3.2.2 FLUENT 物理模型
• 3.3 FLUENT 软件物理模型的选择
• 3.3.1 离散相模型
• 3.3.2 多相流模型
• 3.3.3 多相流动物理模型的选择基本原则
• 3.3.4 离散相模型的应用
• 3.3.5 Mixture 模型的应用
• 3.4 FLUENT 数值模拟控制方程
• 3.4.1 质量守恒方程
• 3.4.2 动量守恒方程
• 3.4.3 能量守恒方程
• 3.5 湍流模型
• 3.5.1 应用湍流模型的原因与方法
• 3.5.2 大涡模拟（LES）
• 3.5.3 Reynolds 平均法（RANS）
• 3.6 近壁面的处理方法
• 3.7 固体颗粒运动方程
• 3.8 数值计算结果检验
• 第四章 离散相模型对粉碎腔内流场的数值模拟
• 4.1 离散相模型数值模拟的方案研究
• 4.1.1 离散相模型应用时的注意事项
• 4.1.2 离散相模型的求解策略
• 4.2 GAMBIT 内建模
• 4.2.1 粉碎腔的结构及工作原理
• 4.2.2 基本假设
• 4.2.3 建立几何模型
• 4.2.4 划分网格
• 4.3 FLUENT 软件内计算条件的设置
• 4.3.1 模型求解器及运行环境的选择
• 4.3.2 边界条件的确定
• 4.3.3 射流源定义
• 4.4 计算结果与分析
• 4.4.1 粉碎腔内流场的分析
• 4.4.2 转子转速的影响
• 4.4.3 分流罩的影响
• 4.4.4 锤筛间隙的影响
• 4.4.5 有无齿圈的影响
• 4.4.6 压力的影响
• 4.4.7 颗粒相轨道的分析
• 第五章 多相流模型对粉碎腔内流场的数值模拟
• 5.1 多相流模型数值模拟的方案研究
• 5.1.1 多相流模型选择的注意事项
• 5.1.2 混和模型
• 5.1.3 混和模型的求解策略
• 5.2 GAMBIT 内建模
• 5.2.1 基本假设
• 5.2.2 建立几何模型
• 5.2.3 划分网格
• 5.3 FLUENT 软件内计算条件的设置
• 5.3.1 模型求解器及运行环境的选择
• 5.3.2 定义材料
• 5.3.3 边界条件的确定
• 5.3.4 计算结果检验
• 5.4 计算结果与分析
• 第六章 粉碎机工作性能及实验的研究
• 6.1 粉碎机工作性能的影响因素
• 6.1.1 被粉碎物料的影响
• 6.1.2 粉碎机转速的影响
• 6.1.3 锤刀数量的影响
• 6.1.4 锤筛间隙的影响
• 6.1.5 粉碎室形状及转子安装方式的影响
• 6.1.6 出料方式的影响
• 6.1.7 吸风量的影响
• 6.2 实验研究一
• 6.2.1 实验原料
• 6.2.2 实验设备
• 6.2.3 实验步骤
• 6.3 实验研究二
• 6.3.1 实验原料
• 6.3.2 实验设备
• 6.3.3 实验步骤
• 6.4 实验研究三
• 6.4.1 实验原料
• 6.4.2 实验设备
• 6.4.3 实验步骤
• 第七章 总结
• 7.1 总结
• 7.1.1 模拟过程总结
• 7.1.2 实验过程总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表论文