滚筒中二元颗粒物料混合搅拌DEM模拟与分析

论文摘要

卧式滚筒内二元非同质颗粒物料的混合搅拌工艺已经被广泛地应用于工业生产活动中。相比于现实实验条件十分苛刻,代价极为高昂,离散单元法（Discrete element method,DEM）作为一种模拟颗粒流的高效数值计算方法,能够适用于针对不同颗粒物性以及设备操作条件的仿真过程,因此一直受到广大学者和专家的青睐。本文在前人研究的基础上,借助quasi-2D离散元方法研究了安装内置抄板的卧式滚筒内,抄板角度、长度和个数对非同质二元颗粒径向混合特性的影响,并依据滚筒内颗粒的分布、颗粒流的运动过程、颗粒速度场的分布和非同质颗粒间接触数的变化规律给出相应的抄板最佳设置参数,既加深了对工业设备中颗粒流混合机理的认识,也为实际生产工艺提供了理论指导和实验支持。论文研究表明卧式滚筒内抄板的引入能够起到促进颗粒径向抛洒的作用;当选择抄板角度θ=60°时,小颗粒的平均速度大于大颗粒的平均速度,初始时段内颗粒混合速度较快,混合效果较优。当选择抄板长度L=0.6R时,颗粒体系内物料抄起量和颗粒滑移面较大,颗粒间接触较为频繁,混合效果较优;在固定填充率的情况下,半径对非等径颗粒混合特性的影响较小;滚筒内二元颗粒的混合效果随着抄板个数的增加而变优,当选择抄板个数n=4时,抄板的周期性剪切作用较频繁,颗粒混合效果较优。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究目标和内容
• 2 离散元模型及算法
•   2.1 软球模型
•   2.2 接触力计算
•   2.3 弹性系数和阻尼系数的确定
•   2.4 时间步长的确定
•   2.5 颗粒接触检索算法
•   2.6 程序设计及算法实现
•   2.7 本章小结
• 3 二元颗粒混合数值模拟分析
•   3.1 二维模型的引入及合理性分析
•   3.2 模拟条件及参数选择
•     3.2.1 模拟条件
•     3.2.2 参数选择
•   3.3 颗粒混合均匀度表示方法
•   3.4 本章小结
• 4 滚筒中抄板参数数值研究
•   4.1 抄板角度分析
•     4.1.1 颗粒接触数比较分析
•     4.1.2 非等径颗粒速度分析
•   4.2 抄板长度分析
•     4.2.1 颗粒运动分析
•     4.2.2 颗粒间接触数比较分析
•     4.2.3 滚筒半径对颗粒混合特性的影响
•   4.3 抄板个数分析
•     4.3.1 颗粒运动分析
•     4.3.2 颗粒接触数比较分析
•   4.4 本章小结
• 5 颗粒混合仿真系统研发
•   5.1 颗粒混合系统软件研发步骤
•   5.2 开发环境和开发工具
•     5.2.1 开发环境
•     5.2.2 开发工具介绍
•   5.3 研发内容
•     5.3.1 登录界面设计
•     5.3.2 颗粒混合平台搭建
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范元钢

导师: 李建良

关键词: 颗粒,滚筒,抄板,离散元方法

来源: 南京理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,无机化工,有机化工,工业通用技术及设备

单位: 南京理工大学

分类号: TQ027;O242.1

DOI: 10.27241/d.cnki.gnjgu.2019.001680

总页数: 58

文件大小: 5270K

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