重介質(zhì)旋流器作為礦物加工領(lǐng)域的核心分選設(shè)備之一，其內(nèi)部流場特性與顆粒分選行為直接影響分選效率與精礦品位。黃波及其研究團(tuán)隊針對重介質(zhì)旋流器的分選過程，開展了深入的離散分析與數(shù)值模擬研究，旨在揭示其內(nèi)部多相流動與分離機(jī)理，為設(shè)備優(yōu)化與工藝控制提供理論依據(jù)。

研究首先從離散分析入手，系統(tǒng)剖析了重介質(zhì)旋流器內(nèi)影響分選效果的關(guān)鍵因素。這包括介質(zhì)密度、入料壓力、旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)（如錐角、直徑、溢流管與底流口尺寸）以及礦石顆粒的粒度組成與密度差異。通過對這些因素進(jìn)行解構(gòu)與關(guān)聯(lián)分析，明確了各參數(shù)對離心力場、介質(zhì)流態(tài)及顆粒運(yùn)動軌跡的影響規(guī)律，奠定了數(shù)值模擬的物理基礎(chǔ)。

在數(shù)值模擬方面，研究團(tuán)隊采用了計算流體動力學(xué)（CFD）與離散元法（DEM）耦合的先進(jìn)仿真技術(shù)。CFD用于精確模擬旋流器內(nèi)連續(xù)相（重介質(zhì)懸浮液）的復(fù)雜湍流場，而DEM則用于追蹤離散相（礦石顆粒）在流場中的受力與運(yùn)動。通過這種耦合模擬，能夠可視化并量化顆粒與流體、顆粒與顆粒以及顆粒與壁面之間的相互作用。模擬結(jié)果清晰地再現(xiàn)了顆粒按密度和粒度在旋流器軸向與徑向的分離過程：高密度顆粒在強(qiáng)大離心力作用下向壁面運(yùn)動并由底流口排出，低密度顆粒則隨內(nèi)旋流由溢流口排出。

研究通過數(shù)值模擬，詳細(xì)刻畫了空氣柱的形成與穩(wěn)定性、介質(zhì)密度分布、速度場（切向、軸向、徑向）以及顆粒分層與遷移的動態(tài)過程。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比驗(yàn)證，證實(shí)了模型的可靠性與預(yù)測能力。這不僅深化了對重介質(zhì)旋流器“黑箱”內(nèi)部過程的理解，更重要的是，能夠以低成本、高效率的方式，對不同操作條件和結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行虛擬試驗(yàn)與優(yōu)化。

黃波等的研究表明，基于離散分析與CFD-DEM數(shù)值模擬的方法，是研究和優(yōu)化重介質(zhì)旋流器分選工藝的強(qiáng)大工具。該工作為精準(zhǔn)調(diào)控分選過程、提高分選效率、降低介質(zhì)消耗提供了重要的技術(shù)途徑，對推動礦物加工技術(shù)向智能化、精細(xì)化發(fā)展具有顯著的學(xué)術(shù)價值與應(yīng)用前景。結(jié)合人工智能與大數(shù)據(jù)，對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，有望實(shí)現(xiàn)重介質(zhì)旋流器分選過程的實(shí)時預(yù)測與智能控制。