[发明专利]一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法

权利要求书

1.一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于:包括将球磨机运动仿真区域沿着径向和轴向划分为若干子区域，分别统计出所述子区域中不同时刻的碰撞次数和单次碰撞能量损失，计算各子区域的总碰撞能量损失，并利用所述子区域的总碰撞能量损失除以所述子区域的相关对象总数，得到各子区域的相对区域能量，以所述各子区域的相对区域能量作各子区域的相对区域能量图，评估球磨机在运动过程的整体破碎效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于：所述相关对象总数为介质数量与磨料数量的总和，所述各子区域的相对区域能量为所述子区域的总能量除以所述相关对象总数；

所述相对区域能量包括径向相对区域能量和轴向相对区域能量；

将各区域碰撞的区域总能量沿着滚筒轴向叠加到径向截面，可得所述径向相对区域能量；

将各区域碰撞的区域总能量沿着滚筒径向叠加到轴向截面，可得所述轴向相对区域能量。

3.根据权利要求1所述的一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于：包括如下过程，

步骤一、基于离散元法构建球磨机破碎模型并进行仿真；

首先设置球磨机的回转滚筒、钢球介质和磨料颗粒的几何模型、材料参数、接触参数；

其次基于离散元法，构建球磨机轴向偏析模型，在回转滚筒中生成不同粒径的介质和磨料颗粒；所述介质和磨料颗粒均服从等体积随机分布以表示球磨机工作前内部颗粒均匀分布特征；待生成的磨料颗粒稳定分布后，转动球磨机的回转滚筒，直到所述回转滚筒的内部磨料颗粒运动稳定并出现明显的轴向偏析和分层现象；

最后添加颗粒粘结模型，将原来的磨料颗粒等效替换为可破碎粘结颗粒簇，构建新的球磨机破碎模型并对破碎行为进行模拟；待磨料颗粒基本破碎完成时，可以进入下一步；

步骤二、沿着计算域对回转滚筒轴向和径向均匀划分网格；

针对整个仿真区域进行均匀划分网格，在径向截面的两个维度上的划分数目为N，在轴向截面上的网格划分数目为N’；

步骤三、计算各区域碰撞的区域总能量；

分别统计每个网格区域内的碰撞次数和能量损失，计算各子区域内的碰撞总能量损失，即各子区域碰撞的区域总能量；

步骤四、统计径向和轴向截面的相对区域能量；

步骤五、作相对区域能量图，并分析轴向偏析特征和整体破碎效率关系；

根据统计的相对区域能量信息，绘制相应的径向和轴向相对区域能量图片，将其与球磨机滚筒中颗粒分布特征进行对比，进行球磨机破碎效率评估。

4.根据权利要求3所述的一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于：所述步骤二中网格尺寸和数量取决于介质颗粒的大小，所述网格尺寸是较大介质粒径的1.5-2倍；所述所述N与所述N’关系为

其中，球磨机滚筒内径和长度分别为D和L。

5.根据权利要求3所述的一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于：所述步骤三中各子区域碰撞的区域总能量

其中，E_i,j,z反映了该区域(i，j，z)中碰撞造成的总损失能量；e_k根据分布抽样得到；

在任意时刻内，对于球磨机滚筒区域(i，j，z)，统计该网格区域中碰撞状态的数量S以及单次碰撞能量损失e，满足以下关系：

e～Θ(E_min,E_max)

其中，E_min为该网格区域碰撞中的最小损失能量，E_max为该区域内碰撞中的最大损失能量，Θ为分布函数，分布函数与该区域颗粒数、转速等参数有关。

6.根据权利要求3所述的一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于：

径向截面的相对区域总能量

轴向截面的相对区域总能量

式中，N_Δt为采集的破碎过程中时间步总数，N_t为每组中相关对象总数。

7.根据权利要求1所述的一种基于相对区域能量的球磨机破碎效率评估方法，其特征在于：所述材料参数包括密度、泊松比和剪切模量；

所述接触参数包括滚动摩擦系数、滑动摩擦系数和恢复系数。