盤磨機(jī)磨區(qū)流場模擬及磨盤齒型優(yōu)化的研究.pdf

1、造紙用盤磨機(jī)作為過程流體機(jī)械的代表性設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于制漿造紙領(lǐng)域，人們對(duì)其磨盤的材料、制造工藝、磨盤失效（磨損）機(jī)理、磨齒排列方式等方面進(jìn)行了廣泛研究，磨盤齒型的設(shè)計(jì)、選擇合理與否，將直接影響盤磨機(jī)打漿的質(zhì)量和能效。
　　本文基于三維建模軟件SOLIDWORKS建立了制漿造紙用盤磨機(jī)常用的5種不同齒型的磨盤模型，并使用計(jì)算流體力學(xué)(CFD）軟件Flow Simulation對(duì)這5種磨盤進(jìn)行了內(nèi)部流場模擬和分析。通過只改變磨盤齒型

2、排列的方式，對(duì)磨盤磨區(qū)內(nèi)漿料流速、流態(tài)以及磨齒表面受力的情況進(jìn)行模擬和分析，發(fā)現(xiàn)這5種齒型結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磨漿效果差異明顯，各有優(yōu)劣，并在此研究的基礎(chǔ)上提出了一種新型磨盤，最后通過數(shù)控雕刻機(jī)將磨盤加工成型，以便后來研究者對(duì)盤磨機(jī)磨盤磨漿過程做進(jìn)一步的研究。本文的具體工作如下：
　?。?）綜述了國內(nèi)外盤磨機(jī)磨盤設(shè)計(jì)理論及磨盤內(nèi)部流場數(shù)值模擬分析的研究現(xiàn)狀，磨盤齒型和排列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及其對(duì)磨漿過程的影響因素等。建立了盤磨機(jī)齒型設(shè)計(jì)參數(shù)及磨

3、盤內(nèi)部流場計(jì)算機(jī)模擬的依據(jù)，并闡述了本文研究的內(nèi)容及意義。
　?。?）從漿料動(dòng)力學(xué)原理的角度，對(duì)紙漿在磨盤齒槽內(nèi)的流動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了深入分析。明確了在復(fù)雜作用力的合力下，漿料在磨齒溝槽中的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，為解釋磨漿過程計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果以及新磨盤齒型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　?。?）使用計(jì)算流體力學(xué)軟件Flow Simulation，采用單因素法，對(duì)目前常用的5種不同齒型結(jié)構(gòu)的盤磨機(jī)磨盤內(nèi)部以15％工作濃度的漿料進(jìn)行模擬分析，得到其內(nèi)部流場

4、流速、流跡線和磨齒表面剪應(yīng)力的分布，橫向?qū)Ρ攘诉@5種不同齒型結(jié)構(gòu)的磨盤優(yōu)缺點(diǎn)，探討了影響漿料流動(dòng)狀態(tài)的規(guī)律。
　　（4）基于前文研究結(jié)果，通過演化傳統(tǒng)磨盤齒型排列的方法，提出了一種新齒型磨盤。對(duì)新型磨盤內(nèi)部流場進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，將模擬結(jié)果與前文中的5種常用磨盤進(jìn)行對(duì)比。新型磨盤內(nèi)部流場流動(dòng)順暢，流速均勻，磨齒表面受力良好，達(dá)到了改進(jìn)提高的目的。
　?。?）借助ArtCAM與Mach Mill輔助制造工具，使用CNC系統(tǒng)，以無色