超细粉体技术是一门跨学科、跨行业的高新技术。自上世纪70年代至今,新型粉碎设备不断诞生,粉碎工艺不断改进,在各方面都取得了突破性进展;同时,许多现象尚无完整成熟的理论解释,许多技术问题仍有待进一步深入研究探索。本文的研究对象——湍流粉碎机,就是一种新型的对旋气体粉碎设备。实验证实,在对塑性高分子材料的常温超细粉碎方面,它具有其它设备所无法比拟的优势,是一种很有前途的超细粉碎设备。为了深入揭示湍流粉碎机的粉碎机理、提高运行效率和对其进行优化设计,需要了解湍流粉碎机的内部流场特性。由于实验测量的费用较大,周期较长。因此,本文利用数值模拟的方法分析湍流粉碎机的流场特性。 用计算流体力学(CFD)方法对流体机械的流场进行数值模拟始于上世纪60年代,随着计算机性能的不断提高和各种计算方法的涌现,计算流体力学研究取得了重大进展,出现了很多大型通用的流体力学计算软件。本文即选取它们中的两种对湍流粉碎机的流场进行分析。 首先,本文介绍了计算流体力学的发展历史及其在流体机械内流模拟中的应用,并详细介绍了计算流体力学的基本原理、仿真步骤和现有的几种仿真途径。 其次,在Numeca软件环境下对湍流粉碎机的吸入腔进行了模拟,分析了流场的压力、速度和漩涡分布,并对吸入腔叶片提出了优化意见。在FLUENT软件环境下对湍流粉碎机的整机流场进行了模拟,分析了模拟结果,并与在Numeca软件环境下得到的结果进行了对比,分析了两者的异同。 最后,对流场模拟结果仔细分析后,认为湍流粉碎机的主要粉碎方式是侧撞或摩擦引起的剪应力起主要作用的疲劳断裂,随之阐明了相应论据。并基于此提出把颗粒与空气的混合物当作一种流体对待,计算其中的剪应力。引用实验结果进一步证实了模拟结果的正确性和假设的合理性。文章结尾总结了本课题的经验,提出了改进方法以及对后继工作的展望。