[發(fā)明專利]用于描繪金屬顆粒在交變磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310726492.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103646153A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任萬濱;呂超;常成;宋福川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦流磁選技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬顆粒在交變磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪領(lǐng)域。

背景技術(shù)

渦流磁選(VMS)技術(shù)的原理是沿轉(zhuǎn)子圓周安裝的永久磁鐵（或陣列線圈）隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生交變磁場，該磁場各處極性交替變化，頻率由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度決定。當(dāng)金屬顆粒落入此磁場時(shí)，產(chǎn)生一種電磁力，把金屬顆粒拋離轉(zhuǎn)子，不同材質(zhì)的金屬顆粒受到的電磁力不同，拋離的距離也不同；而交變磁場對(duì)非金屬顆粒不產(chǎn)生作用，因此按固有的軌跡卸到轉(zhuǎn)子下面。從而實(shí)現(xiàn)了不同物質(zhì)的選擇和分離。渦流磁選法可廣泛用于選別復(fù)雜礦石、金屬廢料回收以及其它工業(yè)處理。最初對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究工作的是英國的南安普敦大學(xué)和荷蘭的阿納姆市比利頓研究中心。與普通高梯度磁選(HGMS)相比，渦流磁選能以較快的處理速度同時(shí)獲得高品位和高回收率，并且大大減輕了一般適于低雷諾數(shù)的高梯度磁選所遇到的嚴(yán)重的機(jī)械挾帶問題而提高了磁性礦物的品位。同時(shí)因?yàn)樵摲椒ň哂懈叩牡V漿流動(dòng)速度，所以產(chǎn)量也較高，其磁性礦物的品位也能得到進(jìn)一步提高。磁性礦物品位得到提高的原因是粒度與邊界層厚度相比是一個(gè)重要參數(shù)，它可使磁選機(jī)在強(qiáng)磁性小粒度物料與弱磁性大粒度物料之間進(jìn)行選別，而這一點(diǎn)用高梯度磁選是很難辦到的，然而將渦流磁選技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中的一個(gè)障礙是難于找到合適的方法準(zhǔn)確計(jì)算金屬顆粒在交變磁場下受到的電磁力以及在此電磁力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，為渦流磁選技術(shù)的推廣和實(shí)際應(yīng)用帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決渦流磁選技術(shù)在應(yīng)用的過程中無法準(zhǔn)確計(jì)算金屬顆粒在交變磁場下受到的電磁力以及無法精確描繪金屬顆粒在此電磁力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡的問題，提出了用于描繪金屬顆粒在交變磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法。

用于描繪金屬顆粒在交變磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的方法包括以下步驟：

步驟一、金屬顆粒初始時(shí)刻t₀在交變磁場中的速度V₀(x,y,z)=0，該金屬顆粒的初始位置坐標(biāo)(x,y,z)定義為初始位置S₀(x,y,z)，然后設(shè)定初始迭代次數(shù)i=0，最大迭代次數(shù)為N；

步驟二、根據(jù)t_i時(shí)刻以及該時(shí)刻金屬顆粒所在位置的坐標(biāo)(x,y,z)查詢四維數(shù)據(jù)表格求出金屬顆粒在x、y和z三個(gè)方向上所受到的電磁力分別為F_(x)、F_(y)和F_(z)；

步驟三、根據(jù)牛頓第二定律F=ma，以電磁力F_(x)、F_(y)和F_(z)作為動(dòng)力項(xiàng)，計(jì)算出金屬顆粒在x、y和z三個(gè)方向的加速度；

步驟四、根據(jù)步驟三中計(jì)算出的金屬顆粒在x、y和z三個(gè)方向的加速度，計(jì)算出金屬顆粒在下一時(shí)刻t_i+1的速度和所在位置的坐標(biāo)(x,y,z)；

步驟五、i=i+1；

步驟六、比較i是否等于N，如果是，則執(zhí)行步驟七，否則，執(zhí)行步驟二；

步驟七、根據(jù)獲得的t₀時(shí)刻到t_N-1時(shí)刻的所有金屬顆粒的坐標(biāo)(x,y,z)繪制金屬顆粒位移隨時(shí)間的變化曲線，即獲得該金屬顆粒在交變磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

步驟二中所述的四維數(shù)據(jù)查詢表格中包含有交變磁場中的位置坐標(biāo)(x,y,z)及不同時(shí)刻該位置坐標(biāo)處在x、y和z三個(gè)方向上的電磁力F_(x)、F_(y)和F_(z)。

所述四維數(shù)據(jù)查詢表格是采用下述方法獲得的：

步驟二一、采用三維有限元軟件FLUX3D建立金屬顆粒和交變磁場的幾何模型，且金屬顆粒的幾何模型的中心軸線與交變磁場的幾何模型的中心軸線不重合；

步驟二二、對(duì)金屬顆粒的幾何模型和交變磁場的幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分；

步驟二三、設(shè)置仿真所需的物性參數(shù)；

步驟二四、采用傳感器sensor提取在交變磁場中金屬顆粒在x、y和z三個(gè)方向所受的電磁力大小；

步驟二五、在FLUX后處理模塊中提取傳感器sensor的值，采用數(shù)據(jù)處理軟件形成位置坐標(biāo)(x,y,z)對(duì)應(yīng)的電磁力，最終形成四維數(shù)據(jù)表格。