XFD浮选机数值模拟网格划分

刘 翔

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京 100083）

XFD浮选机是实验室分选细粒煤泥的设备，其内部流场运动非常复杂，使用数值模拟的方法可以高效的了解其运动特性。张会娥采用Gambit软件对XFD浮选机进行网格划分。但是近年来一般采用ICEM对流体模型进行网格划分。

1 XFD浮选机几何模型建立

（1）槽体的生成。草图绘制壁面一侧形状，使用拉伸，抽壳方式将主槽体生成。然后建立基准面，绘制副槽体草图，使用放样，抽壳方式生成副槽。最后通过切除拉伸，将主副槽之间的循环孔绘制出来。

（2）转子与轴的生成。

（3）定子的生成。首先通过拉伸和切除将定子圆盘及循环孔绘制出来，然后再圆盘上绘制叶片的草图，并且拉伸形成定子叶片。最后通过列阵的方式将其余叶片生成。

（4）定子上部圆台部分的生成。这部分包括的细节比较多：空气的入口、与定子相连的循环孔、与副槽相连的循环孔以及两个倾斜的挡板。

（5）最终通过Solid works装配体模块，将XFD浮选机的各个零部件组装起来，形成最终的三维实体模型，如图1所示。

2 XFD浮选机网格划分

2.1 网格介绍

ICEMCFD强大的网格划分技术如：边界层自动加密、局部加密、高质量的全六面体网格、复杂空间的混合网格等可以满足CFD严格的网格要求。

根据网格的数据结构可以分为结构网格和非结构网格。虽然结构网格有计算精度高、效率高，且可以方便准确的处理边界条件等优点，但是对于外形复杂的计算区域来说，网格的生成较为困难。因此对于复杂区域的网格划分就需要使用非结构网格了。由于非结构网格没有规则的拓扑结构，网格节点也是随意分布的，因此灵活性比较强并且求解精度较低。

2.2 XFD浮选机网格划分步骤

（1）将Solid works中的三维实体模型导入ICEMCFD中，进行计算前处理。最终划分两个计算域：静止区域和旋转的动区域，如图2所示。

图1 XFD浮选机流体域

图2 XFD浮选机网格划分

（2）生成四面体网格并局部加密。网格生成后进行调整，检查网格质量，修复质量不好的网格，循环往复直到网格质量符合要求。

（3）当网格质量及效果达到预期的时候，将规则区域中的四面体网格转化为六面体网格，转化率为0.3最为合适。调整后网格质量符合要求时，就可以输出网格。

（4）最终划分网格数量是2202338个，按照ICEM软件中网格质量判定指标检测网格质量为0.4以上，符合计算要求。

3 结语

（1）对XFD浮选机的内部构造进行深入了解，测量了实验室XFD浮选机的真实尺寸，并使用Solid works对其进行1：1三维实体建模。

（2）对比不同网格的划分特点，最终得出对XFD浮选机采用非结构化网格最合适。

（3）采用四面体网格与六面体网格结合，并且局部加密的混合网格划分方式划分了XFD浮选机网格。