混合和分离

 

输送料混合和分离是常见的过程工程工艺技术。在材料输送过程中，通常至少有必要监控、进而控制 输送料的运行质量。显然，混合与分离是管理输送料过程行为的两种基本方式。对于IMERYS、SOLVAY、LAFARGE、ARCELORMITTAL等客户，Itasca利用离散元模拟方法系统性提供如下技术服务：

·       根据生产线运行条件和产品性质评价物料混合质量

·       研究现场现象的内在原理 

·       调整工艺以满足产品特点的需求，包括优化生产线运行参数或追加震动系统，等

·       温度、流体等因素往往也是过程工程研究需考察运行条件，PFC提供内置功能或第三方接口技术以满足这类特定需求

 

控制颗粒物料在混合、分离过程中的质量行为是许多过程工程领域的常见问题，典型包括制药、化学工业（粉末）、采矿业（矿体）和食品工业（谷物）等。

 

输送

 

许多行业对颗粒状物料的有效输送存在技术应用与需求，如使用螺旋运输系统输送药品、基于振动系统的食品加工、采用传送带进行矿物运输转移等。这些系统需要依据运输物料的力学性质和环境因素进行合理配置才能达到最佳运行性能，主要包括：运输料的粒径分布、颗粒形态、含水量，等。客观而言，采用物理实验方法很难全面考虑可能的影响因素及对输送系统运行性能的影响，而数值模拟技术则可以进 行快速有效的参数敏感测试以识别控制性参数，为方案优化提供合理的技术支撑。

 

Itasca利用数值模拟开展参数敏感性分析来优化输送系统，模型几何参数和力学参数可依据分析方案灵活调整，从而测试新材料类型输送行为特点、进而改善不同输送区域之间的衔接区域的运行性能。

 

细观结构分析

 

离散单元法系Itasca针对非连续介质创立的力学理论，依据该理论研发的数值模拟程序PFC的优势性技术特点主要在于，程序允许以再现的方式描述运输物料的粒径分布、颗粒形态（圆形、多边形，等）、矿物组成以及力学行为等，甚至可以考虑流体、温度等影响因素。

 

得益于上述优势性技术特点，PFC方法及程序可以研究振动/压缩下颗粒堆积的最大压实度或粉末聚集，从而依据三维断层摄影影像或复合材料微观结构复制、再现材料的真实纤维状细观结构。据此，可通过数值模拟建立材料细观结构和其宏观物理、力学特性指标之间的联系。如，开展各种载荷（压缩、拉伸、弯曲试验）研究材料的强度，开展渗透、电阻试验分析其渗透性或电阻率，等。结合现实需求，对材料物质成分及配比提出优化建议。

依据三维断层摄影影像图像建立纤维状离散单元法数值模型：PFC3D模型（左侧）和真实样本的照片（右侧）。	焙烧阳极材料的FBD样本（PFC2D模型）。