重介質旋流器作為礦物加工領域的核心分選設備之一，其內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。黃波及其研究團隊針對重介質旋流器的分選過程，開展了深入的離散分析與數值模擬研究，旨在揭示其內部多相流動與分離機理，為設備優化與工藝控制提供理論依據。
研究首先從離散分析入手，系統剖析了重介質旋流器內影響分選效果的關鍵因素。這包括介質密度、入料壓力、旋流器結構參數（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。通過對這些因素進行解構與關聯分析，明確了各參數對離心力場、介質流態及顆粒運動軌跡的影響規律，奠定了數值模擬的物理基礎。
在數值模擬方面，研究團隊采用了計算流體動力學（CFD）與離散元法（DEM）耦合的先進仿真技術。CFD用于精確模擬旋流器內連續相（重介質懸浮液）的復雜湍流場，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。模擬結果清晰地再現了顆粒按密度和粒度在旋流器軸向與徑向的分離過程：高密度顆粒在強大離心力作用下向壁面運動并由底流口排出，低密度顆粒則隨內旋流由溢流口排出。
研究通過數值模擬，詳細刻畫了空氣柱的形成與穩定性、介質密度分布、速度場（切向、軸向、徑向）以及顆粒分層與遷移的動態過程。模擬結果與實驗室或工業試驗數據進行了對比驗證，證實了模型的可靠性與預測能力。這不僅深化了對重介質旋流器“黑箱”內部過程的理解，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構設計進行虛擬試驗與優化。
黃波等的研究表明，基于離散分析與CFD-DEM數值模擬的方法，是研究和優化重介質旋流器分選工藝的強大工具。該工作為精準調控分選過程、提高分選效率、降低介質消耗提供了重要的技術途徑，對推動礦物加工技術向智能化、精細化發展具有顯著的學術價值與應用前景。結合人工智能與大數據，對模擬數據進行深度挖掘，有望實現重介質旋流器分選過程的實時預測與智能控制。
