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***第44卷第2期绥化学院学报2024年2月

Vol.44No.2JournalofSuihuaUniversityFeb.2024

基于CFD-DEM耦合模拟的CJ15湿法研磨介质碰撞能量分析

李小标1.2西成才2

蔡斌1.2

吴波1.2何康1.2

（1.宿州学院高端微纳研磨装备校企协同创新工程中心；2.安徽儒特实业有限公司234000)

安徽宿州

摘要：采用CFD-DEM耦合模拟的方法，以CJ15湿法研磨转子为研究对象，深入分析了在不同转子转速、研磨介质填充率、研

磨介质直径三种影响因素对于研磨介质碰撞能量的影响，得出提高研磨介质的切向能量能够有效提高研磨效率、转子转速和填充率

对研磨效率影响并不是一直保持线性关系的、得出转速1200r/min，填充率90%，研磨介质直径0.8mm是较优工艺参数，为实际工业

生产提供了一定的理论指导。

关键词：碰撞能量；CFD-DEM耦合模拟；湿法研磨

中图分类号：TD453文献标识码：A文章编号：2095-0438(2024)02-0149-04

当前制造业资源消耗与环境问题已愈加凸显，尽可能地减能量在研磨筒内的消耗状况。一般来说研磨筒中作用于物料

少产品制造过程的能量消耗是高端制造行业急需解决的重大破碎的能量越多，则研磨机的性能越高效。模拟实验以氧化锆

珠间平均碰撞能量来表示研磨机的研磨能力。

问题。《中国制造2025》也要求企业应加快节能环保技术，提高

制造业资源利用率、降低能量消耗。卧式湿法研磨设备作为精DEM-CFD耦合仿真使用EDEM2018和Fluent19.1软件研

细与超精细研磨设备受到专家学者和工业界人士的普遍认究研磨介质在农药悬浮液中的运动和碰撞。采用Hertz-

可。能耗作为衡量湿法研磨设备的关键指标，尤其是在国家Mindlin接触模型进行了DEM模拟，采用标准k-e端流模型和可

节能降耗、地方拉闸限电的背景下，研磨行业的节能潜力有待伸缩壁面函数对近壁处理进行CFD模拟。选用压力基柄合求

进一步挖掘[2]。前期研究者对研磨设备能耗研究大多采用实验

解的控制方程进行求解，三维稳态格林-高斯节点基求解器，选

择PRESTO!算法进行压力的插值方法求解，两相流采用Koch-

的方式用于函数的推导，然而试验成本较高[3.4]。通过有限元耦

合场分析法解决多场耦合问题，不仅可以模拟探究研磨过程中Hill电力模型18。对每个CFD时间步骤进行DEM-CFD耦合。

运动状态和能量环境，还是一种较为经济可行的能耗研究方在仿真环境中，采用固定时间步长法，时间步长为0.01s，总时间

法[5.6]。文中运用CFD-DEM流固耦合仿真策略，对各能耗数据步长为330。所有方程残差的收敛准则设为10-3，当连续方程

变化规律进行分析，得出最优研磨方案。残差降至9.7091x10-4

明满足收敛准则。

一、模拟仿真实验(二)模拟对象。本研究使用的湿法研磨机是安徽儒特实

业有限公司生产的15工业型涡轮转子卧式湿法研磨机。为有

L

（一)仿真方法。湿法研磨机研磨时能耗的传递是通过电效且快速模拟运算，对研磨部分简化处理[9，所有部件等比例缩

机带动主轴转动，再通过转子将能量传给研磨介质来使被研磨