【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及球磨机研磨介质级配仿真领域，具体涉及一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法。
技术介绍
1、球磨机是工业中应用最广泛的，对已破碎物料进行再粉磨的设备，主要应用于建材、冶金、矿山、化工、电力等行业。球磨机通过衬板将研磨介质(主要为钢球或陶瓷球)提升至一定高度对矿物颗粒和磨料进行干式或湿式破碎研磨。大小不同的钢球对应的比例称为钢球级配，确定钢球级配时要结合入磨物料的粒度，当入磨物料粒度小时，就需要研磨介质粒径偏小些；反之当入磨物料粒度偏大，就需要研磨介质粒径偏大些。
2、球磨机的内部进行的是颗粒相互碰撞作用，矿物颗粒的研磨效率取决于研磨介质的运动，研磨介质的运动在很大程度上取决于球磨机的工作参数、球磨机的结构、研磨介质本身的特性。球磨机的主要工作参数目前研究最多的是转速率和填充率，除此之外研磨介质的材料及研磨介质的级配对球磨机的研磨效果及能耗也起着关键性作用。
3、现有技术侧重于在已有的工况基础上进行微调，主要是通过改变钢球的级配来改善磨砂效果。这种方法不关注球磨机内钢球和物料颗粒整体的相互作用，忽视了这种相互作用在磨砂效果上的影响，会导致优化效果有限或者不稳定。此外，由于没有进行全面模拟，优化效果需要通过实验来验证，这不仅需要更多的时间和资源，而且结果受到实验条件的影响，造成优化效果的不确定性。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，目的是通过离散元数值仿真方法与粗粒化模型，获得不同钢球级配与
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，包括以下步骤：
4、步骤一，为创建球磨机几何模型，建立球磨机的数值仿真坐标系；
5、步骤二，基于数值仿真坐标系，对球磨机内的研磨介质和物料颗粒进行离散元数值仿真建模，得到研磨介质和物料颗粒模型；
6、步骤三，对球磨机进行周期性边界建模，设定离散元数值仿真模型的物料颗粒截断粒径，得到周期性边界模型；
7、步骤四，根据离散元数值仿真模型中的颗粒量，调整物料颗粒截断粒径；
8、步骤五，对比不同截断粒径的仿真结果，确定物料颗粒截断粒径的可行截断区间；
9、步骤六，对球磨机的颗粒进行粗粒化建模，得到颗粒粗粒化模型，并对周期性边界的宽度做出调整；
10、步骤七，对不同研磨介质级配下物料颗粒的研磨效果进行数值仿真计算；
11、步骤八，调整物料颗粒的粒度级配，获得研磨介质级配设计。
12、进一步地，步骤一中的数值仿真坐标系为：
13、以球磨机主体的一侧圆形侧面的圆心为坐标原点，指向球磨机主体的另一侧圆形侧面的圆心方向为y轴正方向，重力的反方向为z轴正方向，根据坐标系右手定则确定x轴正方向。
14、进一步地，步骤二中的离散元数值仿真模型依赖的参数为研磨介质和物料颗粒各自的总质量、密度和粒径。
15、进一步地，步骤三中，周期性边界模型支持计算域中的颗粒从y轴正方向脱离球磨机的颗粒将从y轴负方向回到球磨机，从y轴负方向脱离球磨机的颗粒将从y轴正方向回到球磨机。
16、进一步地，步骤三中，球磨机中的颗粒最大粒径小于周期性边界宽度的0.4倍。
17、进一步地，步骤四中，增大离散元仿真模型中的物料颗粒截断粒径，使周期性边界模型计算域内的颗粒数小于预定值。
18、进一步地，步骤六中，计算粗粒化模型上的相互作用时，计算速度的提速倍数为离散元仿真模型中的物料颗粒截断粒径放大倍数的三次方。
19、进一步地，步骤七为基于球磨机几何模型、研磨介质和物料颗粒模型、周期性边界模型、物料颗粒截断粒径、颗粒粗粒化模型对不同研磨介质级配下球磨机内物料颗粒的研磨效果进行数值仿真研究。
20、进一步地，步骤八中基于单位时间水泥粉磨产品产量和单位水泥产品能耗，使用不同的物料颗粒的粒度级配，得到各自最优的研磨介质级配。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：
22、本申请通过数值仿真对球磨机内研磨介质和物料颗粒整体的相互作用进行了建模，能够全面考虑这种相互作用对磨砂效果的影响，从而能够更精确地优化研磨介质的级配和球磨机的运行条件，获得更好的磨砂效果。同时，利用数值仿真进行优化设计，可以在计算机上获取优化结果，无需进行实验验证，不仅可以节约时间和资源，而且可以避免实验条件对结果的影响，提高优化效果的确定性。
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1.一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤一中的数值仿真坐标系为：
3.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤二中的离散元数值仿真模型依赖的参数为研磨介质和物料颗粒各自的总质量、密度和粒径。
4.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤三中，周期性边界模型支持计算域中的颗粒从y轴正方向脱离球磨机的颗粒将从y轴负方向回到球磨机，从y轴负方向脱离球磨机的颗粒将从y轴正方向回到球磨机。
5.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤三中，球磨机中的颗粒最大粒径小于周期性边界宽度的0.4倍。
6.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤四中，增大离散元仿真模型中的物料颗粒截断粒径，使周期性边界模型计算域内的颗粒数小于预定值。>
7.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤六中，计算粗粒化模型上的相互作用时，计算速度的提速倍数为离散元仿真模型中的物料颗粒截断粒径放大倍数的三次方。
8.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤七为基于球磨机几何模型、研磨介质和物料颗粒模型、周期性边界模型、物料颗粒截断粒径、颗粒粗粒化模型对不同研磨介质级配下球磨机内物料颗粒的研磨效果进行数值仿真研究。
9.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤八中基于单位时间水泥粉磨产品产量和单位水泥产品能耗，使用不同的物料颗粒的粒度级配，得到各自最优的研磨介质级配。
...【技术特征摘要】
1.一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤一中的数值仿真坐标系为：
3.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤二中的离散元数值仿真模型依赖的参数为研磨介质和物料颗粒各自的总质量、密度和粒径。
4.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤三中，周期性边界模型支持计算域中的颗粒从y轴正方向脱离球磨机的颗粒将从y轴负方向回到球磨机，从y轴负方向脱离球磨机的颗粒将从y轴正方向回到球磨机。
5.根据权利要求1所述一种基于颗粒堆积理论的球磨机研磨介质级配仿真方法，其特征在于，步骤三中，球磨机中的颗粒最大粒径小于周期性边界宽度的0.4倍。
6.根据权利要求1所述一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：范威，郅晓，水沛，高霖，褚彪，谢传东，叶家元，
申请(专利权)人：合肥水泥研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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