計算電磁學(xué)在選煤領(lǐng)域的應(yīng)用

　　隨著科技不斷發(fā)展，電磁的理論與計算方法也隨著不斷完善，最終將計算電磁學(xué)應(yīng)用到選煤磁選機當中，提高了磁系設(shè)計的水平和質(zhì)量，為重介質(zhì)選煤領(lǐng)域開創(chuàng)了新局面，使設(shè)計水平同國際水平同步。

　　《計算機安全》(月刊)創(chuàng)刊于2001年，由信息產(chǎn)業(yè)部基礎(chǔ)產(chǎn)品發(fā)展研究中心主辦。本刊是面向國內(nèi)外公開發(fā)行的全面介紹網(wǎng)絡(luò)與計算機信息系統(tǒng)安全的科技月刊，一直以來，我們積極為各行各業(yè)服務(wù)，與社會各界建立密切的聯(lián)系。目前已成為行業(yè)媒體中內(nèi)容豐富、普及實用的技術(shù)刊物。

　　目前國內(nèi)的磁選機已不能滿足對磁場空間分析和計算的要求，它根本做不到精細的分析和計算。而計算電磁學(xué)作為應(yīng)用了最新設(shè)計方法的當代技術(shù)，可以對磁選機進行磁系設(shè)計，通過精細的分析和計算可以開發(fā)出適應(yīng)市場需求的單滾筒的磁選機，對比較細微粒的磁性介質(zhì)的回收有比較實用的功效。因此計算電磁學(xué)在整個選煤領(lǐng)域都有著實用價值。

　　一、我國以及國際磁選設(shè)備磁系的設(shè)計

　　(一)磁系設(shè)計的方法

　　必須通過磁路計算來制造出需求的磁場來滿足工作需要，這就是所謂的磁系設(shè)計。設(shè)計的方法一般包括解析法、現(xiàn)代設(shè)計計算以及仿真法和傳統(tǒng)磁路計算法。

　　所謂解析法就是指那些鏡相法、格林函數(shù)法以及分離變量法等，當矢量和標量的磁位滿足方程泊松和拉普斯就可以求出磁場邊值的解，這種方法對于比較簡單或邊界條件比較簡單的情形比較適用，如果磁場過于復(fù)雜，該方法顯得無用。

　　傳統(tǒng)的磁路計算方法作為最初人們比較常用的計算方法，在早期還是比較有效的，方法目的就是簡化對氣隙磁導(dǎo)的計算。

　　計算電磁學(xué)作為最新的科學(xué)學(xué)術(shù)，其擁有相當高性能與準確度的計算技術(shù)以及對電磁場分析透徹能力，這些都將滿足現(xiàn)代工程領(lǐng)域那些簡單的磁系設(shè)計法所不能解決的復(fù)雜電磁場所帶來的一切問題。

　　(二)介紹計算電磁學(xué)的一些理論方法

　　面對磁選機的磁系設(shè)計的一些問題，無非是要想辦法把它轉(zhuǎn)化為比較簡單的二維或者是三維的靜磁場的問題，這樣就比較簡單多了，就可以采用標量磁矢的方法來求解，理論的方程公式Maxwell就可簡化成：

　　想要求出正確的解，除了上面的簡化方程外，還需借助下面的本構(gòu)方程：

　　在這個公式當中：是指預(yù)制的磁場強度;而就是廣義磁位。

　　對于那種包含了異性飛線性的磁導(dǎo)率就要用到矢量磁矢了，其求解方程應(yīng)為：

　　自由度：

　　在這個公式當中：作為標量磁矢量;而自然就是標量的積分值，。

　　(三)我國以及國際的計算電磁學(xué)的研究和應(yīng)用

　　為了研究磁選的基本理論，國外早在70年代就開始采用數(shù)值計算這種計算方法以及一些先進的CAE這種仿真軟件來對磁選設(shè)備進行磁系分析和設(shè)計。他們自然也取得了一些成果，例如：對磁流體密封的磁軛表面的磁力應(yīng)用了有限元法的方法分析了分布情況的日本，通過計算他們的磁流形狀，最終引出了新概念。

　　我國在近年對這方面也做了相當深入的研究，很多研究單位采用了CAE和數(shù)值計算法，對磁選機的設(shè)計做出了精細研究。例如：采用了面電流的概念把邊界條件和永磁體的方程結(jié)合在一起的中南工業(yè)大學(xué)，他們探討出了有限元計算方法，這種方法比較適用于擁有永磁磁系的稀土，可以輕松得出它們的磁力線的分布情況。他們還計算并得出了軟鐵的磁極波狀和磁場永磁系的分布圖。

　　二、對高效的磁選機進行磁系設(shè)計以及檢驗其試驗結(jié)果

　　想要設(shè)計出優(yōu)質(zhì)的高效磁選機，必須使設(shè)計的磁路可以針對礦漿的流動設(shè)計作出優(yōu)化。對于磁路的設(shè)計須做到滿足工藝指標以及處理量，對各種參數(shù)進行優(yōu)化，最終采用帶有磁性的材料設(shè)計出磁路。可以體現(xiàn)上述特點的有TDC1030型的磁選機的設(shè)計。

　　在進行磁路設(shè)計時一般是采用CAE軟件，為了使筒體的表面附近可以產(chǎn)生比較均勻的磁場，就必須要采用優(yōu)質(zhì)的永磁材料組成磁系，按特定排布方式來排布，這樣可以組成一個新型的磁系產(chǎn)生均勻的磁場。通過上述方法可以得出該磁系的磁場分布狀況，實體模型應(yīng)該如圖1所示，通過這些方法求解的過程和得出的數(shù)據(jù)如圖2所示，從圖1完全可以看出，分布比較均勻的等磁感應(yīng)的強度線，其筒體的表面切向力也就大大降低。通過分析計算出的結(jié)果可以明確得出：TDC1030型的高效磁選機這種應(yīng)用了數(shù)值計算方法來優(yōu)化設(shè)計，較傳統(tǒng)的CTN型的磁選機相比筒表面磁感應(yīng)強度偏低，可以更加均勻的分布在分選空間。這樣看來，TDC1030型的磁選機的特點是在磁性物的回收方面可以提高回收率。

　　三、結(jié)語

　　隨著科技的不斷進步，磁系設(shè)計的理論與基本設(shè)計的方法不斷更新，而計算電磁學(xué)的引入為重介質(zhì)選煤與介質(zhì)回收領(lǐng)域開創(chuàng)了一個嶄新的局面。在技術(shù)方面對計算電磁場的精確度要求越來越高，使得數(shù)值計算以及仿真技術(shù)和電磁學(xué)理論等的這些計算電磁學(xué)不斷走向選煤領(lǐng)域的應(yīng)用當中。

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