基于DEM的立式干燥機(jī)顆粒流仿真模擬研究.pdf

1、在飼料的生產(chǎn)加工過(guò)程中，原物料從初始狀態(tài)到最終的制成品，此間幾乎所有工序都涉及到大量顆粒物料的處理。由于顆粒物料物理力學(xué)特性的特殊性和復(fù)雜性，迄今為止人們對(duì)各個(gè)工序流程中顆粒物料工作機(jī)理的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)未達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)的目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，將實(shí)驗(yàn)研究與計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)相結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的顆粒物料從宏觀到微觀層面進(jìn)行整體分析新的研究方式，對(duì)相關(guān)設(shè)備的優(yōu)化與應(yīng)用提供了理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。
　　 離散單元法(DEM)是應(yīng)用于散體

2、力學(xué)研究領(lǐng)域的數(shù)值計(jì)算方法，可用于分析顆粒系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，顆粒單元之間及顆粒與機(jī)械裝置之間的相互作用。本文以課題組研制的立式干燥機(jī)為研究對(duì)象，將源于非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型的離散單元法引入到立式干燥機(jī)布料過(guò)程和干燥單元風(fēng)速場(chǎng)的研究中。主要研究工作如下：
　　 (1)對(duì)顆粒飼料的物理力學(xué)特性參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定和分析，為離散元仿真模型提供參數(shù)依據(jù)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，初始含水率時(shí)顆粒飼料平均孔隙率為0.459，實(shí)體密度為768.3kg.m-3。顆粒

3、飼料之間的靜摩擦系數(shù)為0.408，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.355；顆粒飼料與鋼板之間的靜摩擦系數(shù)為0.298，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.235。顆粒飼料與鋼板的碰撞恢復(fù)系數(shù)為0.34，顆粒飼料之間的碰撞恢復(fù)系數(shù)為0.27。顆粒飼料的彈性模量為243.95MPa。
　　 (2)基于離散單元法的基本原理，確立顆粒與顆粒、顆粒與邊界間的接觸模型及接觸判斷方法，同時(shí)利用赫茲接觸理論建立接觸力學(xué)模型。依據(jù)課題組研制的立式干燥機(jī)布料裝置實(shí)體尺寸，分別構(gòu)建旋轉(zhuǎn)

4、布料機(jī)構(gòu)、勻料機(jī)構(gòu)和卸料機(jī)構(gòu)物理模型。通過(guò)EDEM離散元軟件對(duì)顆粒物料在各機(jī)構(gòu)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)行為和分布狀態(tài)進(jìn)行了仿真模擬試驗(yàn)，并對(duì)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。最后通過(guò)實(shí)體樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證了采用離散單元法模擬布料過(guò)程的可行性和準(zhǔn)確性。
　　 (3)構(gòu)建立式干燥機(jī)干燥單元的網(wǎng)格模型，采用非穩(wěn)態(tài)的歐拉-歐拉耦合模型。根據(jù)干燥單元風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)定流場(chǎng)計(jì)算域的邊界條件和參數(shù)，通過(guò)EDEM在干燥室內(nèi)分別填鋪料層高度為100mm和160mm的顆粒飼料，匹