【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿石分选领域，特别是涉及一种高通量多产品矿石分离仿真方法。
技术介绍
1、如图1所示，矿石分选的工作原理为：将待分选分离的矿石，通过振动给料后，下落到输送带上，通过x射线成像检测识别后，通过矿石的颜色、形状、大小、纹理及其他光谱特征，判断出其为尾矿或精矿，通过输送带输送至末端由执行机构的喷嘴产生不同高速气流实现精准打击，使精矿和尾矿分别落于不同的收集仓，如图1所示的精矿仓和尾矿仓内，实现精矿和尾矿的有效分离与拣选。
2、执行系统是矿石分选机的关键组成部分，其主要作用就是将被识别出的不同矿石进行分离，从而提高矿石品位。但是在对尾矿进行喷吹动作时会夹带一部分精矿，如图1所示，进行分选动作时，从喷嘴喷射出的射流会带动周围介质流动，使得射流的质量流量、射流的横断面积沿出流方向不断增加，形成向周围扩散的椎体状流动场，若存在一个与尾矿距离较近的精矿，尾矿被外力弹射出去时，精矿也会发生偏转，如果该作用力足够大，则会改变精矿原有运动轨迹，使其作为被夹带精矿而误落入尾矿仓，造成漏选或误选，不仅导致资源的浪费，还可能降低矿石的整体加工质量。所以需要通过对执行机构各参数的优化，提高执行率的同时降低夹带率，以提高分选机工作效率和经济效益。
3、公告号为cn 115793470 b的专利，公开了矿石分选机的参数控制方法和矿石分选机，其通过模拟矿石和执行机构的实际情况，而构建仿真模型。但是其模拟的执行机构只有一个喷嘴，将矿石分为精矿和尾矿。随着矿选标准要求的提高，如图2所示，其执行机构包括上下两个喷嘴，可选为连接上气包
4、因此，如何改进喷嘴流程模型、矿石颗粒模型及流程运动模拟等，优化矿选仿真模型的构建过程，以提高矿选效率和准确性，是该领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题的至少一个，本专利技术提供一种高通量多产品矿石分离仿真方法，包括：
2、基于计算流体动力学cfd，建立喷嘴射流流场模型；
3、基于键合粒子模型构建矿石颗粒模型，并通过离散元法dem，在离散元软件edem中模拟矿石进入喷嘴射流流场至离开喷嘴射流流场的运动情况；
4、基于dem-cfd耦合仿真，根据矿石参数交互控制喷嘴参数，模拟矿石分选过程；
5、预测矿石离开流场区域后的运动轨迹，以仿真得到矿石分离结果。
6、进一步地，建立喷嘴射流流场模型，包括：
7、设计喷嘴流场几何模型；以雷诺平均ns方程为流体相的控制方程；以喷嘴前端为不可压缩流体、后端为可压缩流体计算流体流量；使用realizable模型为计算模型；并确定边界条件，在cfd中模拟喷嘴释放的空气流，建立喷嘴射流流场模型。
8、进一步地，对于不可压缩流体，采用质量守恒方程和动量守恒方程计算流体的流量；对于可压缩流体，采用质量守恒方程、动量守恒方程和能量方程计算流体的流量。
9、进一步地，边界条件设定为：将喷嘴入口处定义为压力入口，自由流边界处定义为压力出口，设置入口压力随时间变化，以模拟喷嘴开启和关闭所需的有限时间以及由此产生的空气喷射的时间分布。
10、进一步地，矿石在流场中的运动，包括平移运动和旋转运动，分别表示为公式（7）和公式（8）：
11、（7）
12、（8）
13、其中，矿石质量为 ，矿石加速度为 ，矿石与壁面的接触力为 ，矿石重力为，矿石与气流的相互作用力为 ，矿石角速度为 ，角加速度为 ，矿石之间接触或矿石与气流的相互作用产生的外部力矩为 ，沿主轴的惯性张量为， 将向量从惯性参考系转换到体固定参考系的旋转矩阵为。
14、进一步地，喷嘴射流流场模型中，将喷嘴射流流场计算区域划分为六面体网格，划分后的最小网格体积为；矿石颗粒模型中，选取半径为0.5 mm 的粘结粒子，使流体网格尺寸大于单个最大粒子的体积。
15、进一步地，模拟矿石分选过程，包括：在每个cfd单元中取流体速度的平均值，并在初始化模拟时将得到的流体速度场传递到dem中，通过积分计算流体对矿石的作用力；
16、以矿石离开传送带的状态为初始状态，计算矿石到达喷嘴的位置和时间点；
17、根据矿石到达喷嘴的位置和时间点，结合矿石参数控制喷嘴参数并记录；
18、dem-cfd访问记录，自动信息交互，实现dem-cfd仿真与矿石跟踪计算之间的耦合，模拟矿石分选过程。
19、进一步地，流体对矿石的作用力，表示为公式（13）：
20、（13）
21、其中，为流体对矿石的作用力，为曳力，为气压梯度力，为流体密度，为流体速度，为矿石速度，为阻力系数，为垂直于气流的横截面积， 为局部流体孔隙度，为校正系数。
22、进一步地，还包括采用执行率和夹带率两个指标衡量矿石分选结果的准确率。
23、进一步地，喷嘴，包括上喷嘴和下喷嘴；上喷嘴喷吹矿石时，执行率指落入精矿仓中的精矿占所有精矿的比例，夹带率指被误吹入精矿仓中的中矿占所有中矿的比例；下喷嘴喷吹矿石时，执行率指落入尾矿仓中的尾矿占所有尾矿的比例，夹带率指被误吹入尾矿仓中的中矿占所有中矿的比例。
24、本专利技术提供一种高通量多产品矿石分离仿真方法，通过模拟矿石颗粒与气流场的相互作用，建立了一个能够预测分选准确率的复合模型，首先使用cfd方法对喷嘴释放的空气流进行模拟，随后将校正后的模型与离散元dem模型相结合，模拟空气喷射对矿石的影响，对矿石喷射分选过程进行精确模拟，从而实现更为精确和高效的多产品分离，然后运用matlab程序对矿石离开流场区域后的轨迹进行预测，准确地预测矿石参数、执行机构参数对于分选效果的影响，是一种高通量多产品矿石分离仿真方法。可选应用于矿石智能分选机性能测试等工作中。
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1.一种高通量多产品矿石分离仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，建立喷嘴射流流场模型，包括：
3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，对于不可压缩流体，采用质量守恒方程和动量守恒方程计算流体的流量；对于可压缩流体，采用质量守恒方程、动量守恒方程和能量方程计算流体的流量。
4.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，边界条件设定为：将喷嘴入口处定义为压力入口，自由流边界处定义为压力出口，设置入口压力随时间变化，以模拟喷嘴开启和关闭所需的有限时间以及由此产生的空气喷射的时间分布。
5.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，矿石在流场中的运动，包括平移运动和旋转运动，分别表示为公式（7）和公式（8）：
6.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，喷嘴射流流场模型中，将喷嘴射流流场计算区域划分为六面体网格，划分后的最小网格体积为；矿石颗粒模型中，选取半径为0.5 mm 的粘结粒子，使流体网格尺寸大于单个最大粒子的体积。
7.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于
8.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于，流体对矿石的作用力，表示为公式（13）：
9.根据权利要求1-8任意一项所述的仿真方法，其特征在于，还包括采用执行率和夹带率两个指标衡量矿石分选结果的准确率。
10.根据权利要求9所述的仿真方法，其特征在于，喷嘴，包括上喷嘴和下喷嘴；上喷嘴喷吹矿石时，执行率指落入精矿仓中的精矿占所有精矿的比例，夹带率指被误吹入精矿仓中的中矿占所有中矿的比例；下喷嘴喷吹矿石时，执行率指落入尾矿仓中的尾矿占所有尾矿的比例，夹带率指被误吹入尾矿仓中的中矿占所有中矿的比例。
...【技术特征摘要】
1.一种高通量多产品矿石分离仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，建立喷嘴射流流场模型，包括：
3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，对于不可压缩流体，采用质量守恒方程和动量守恒方程计算流体的流量；对于可压缩流体，采用质量守恒方程、动量守恒方程和能量方程计算流体的流量。
4.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，边界条件设定为：将喷嘴入口处定义为压力入口，自由流边界处定义为压力出口，设置入口压力随时间变化，以模拟喷嘴开启和关闭所需的有限时间以及由此产生的空气喷射的时间分布。
5.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，矿石在流场中的运动，包括平移运动和旋转运动，分别表示为公式（7）和公式（8）：
6.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，喷嘴射流流场模型中，将喷嘴射流流场计算区域划分为六面体网格，划分后的最小网格体...
【专利技术属性】
技术研发人员：闵湘川，冯啟轩，曾军兰，曾鑫诚，刘璨铭，胡宇婷，张林新，魏永红，杨锋，汪丹，张立龙，金豁然，黄应，胡文榜，
申请(专利权)人：湖南军芃科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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