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)結構可以分為結構網(wǎng)格和非結構網(wǎng)格。雖然結構網(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構網(wǎng)格了。由于非結構網(wǎng)格沒有規(guī)則的拓撲結構，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)格轉化為六面體網(wǎng)格，轉化率為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 結語

（1）對XFD浮選機的內(nèi)部構造進行深入了解，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浮選機采用非結構化網(wǎng)格最合適。

（3）采用四面體網(wǎng)格與六面體網(wǎng)格結合，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。