資源描述：
《基于離散單元法的螺旋輸送機數(shù)值模擬與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、2015年2月農(nóng)機化研究第2期基于離散單元法的螺旋輸送機數(shù)值模擬與分析1，221吳超，胡志超，吳努(1．南通大學機械工程學院，江蘇南通226019;2．農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，南京210014)摘要:為探究螺旋轉(zhuǎn)速、填充率、螺旋直徑以及螺距對顆粒物料運動速度、螺旋輸送機輸送量和功率消耗的影響，減少今后螺旋輸送機設計選型的困難，基于離散單元法，對螺旋輸送機進行數(shù)值模擬，再以輸送單位質(zhì)量物料所消耗的功率(功率消耗/輸送量)作為評價螺旋輸送機輸送性能的指標。結(jié)果表明:螺旋轉(zhuǎn)速和填充率影響最顯著，且在其他
2、條件一定的情況下，螺旋轉(zhuǎn)速和填充率分別為200r/min和20%時，螺旋輸送機輸送單位質(zhì)量物料所耗功率最小;當在螺旋轉(zhuǎn)速和填充率一定的情況下，螺旋直徑與螺距的比值約為0．9時，輸送機輸送單位質(zhì)量物料所耗功率最小。關(guān)鍵詞:螺旋輸送機;離散單元法;數(shù)值模擬;顆粒速度;輸送量;功率消耗中圖分類號:S229文獻標識碼:A文章編號:1003－188X(2015)02－0057－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.014［14］描述了散體物料離散元模型。Shimizu和Cunda
3、ll0引言首次提出了顆粒物料在螺旋輸送機內(nèi)的離散元模型，螺旋輸送機廣泛應用于國民經(jīng)濟的各部門，主要并檢驗了水平和垂直的螺旋輸送機的性能，且與之前［15］用來運送散貨物料，如糧食、化肥、煤礦及水泥等。螺的實驗結(jié)果和經(jīng)驗公式進行對比。Cleary利用離旋輸送機雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其輸送機理十分復雜。最散單元法研究了45°傾角螺旋輸送機的功率消耗情常用的描述螺旋輸送機理的方法是單質(zhì)點法，即把散況，并檢驗了顆粒形狀對螺旋輸送機性能的影響。體物料簡化成一個質(zhì)點來研究，通過研究分析這個質(zhì)Owen和Cleary于200
4、9年用離散單元法預測了不同輸點的運動和受力，來確定螺旋輸送機的各個參數(shù)。此送傾角的螺旋輸送機的輸送能力和功率消耗，其結(jié)果［16］理論在填充率低、轉(zhuǎn)速不大的情況下有一定的準確性與相同條件下的實驗結(jié)果十分相近。本文將利用和適用性，但它忽略了顆粒群體內(nèi)部之間的相互作離散單元法拓展Owen等人原先的工作，研究不同螺［1－3］用，因此在填充率較高的情況下并不適用。也有旋轉(zhuǎn)速、填充率、螺旋直徑以及螺距對輸送機內(nèi)顆粒一部分學者借助于流體力學分析方法，將散體顆粒抽運動形態(tài)、質(zhì)量流量和功率消耗等的影響。［4－5］象為理
5、想流體，分析流體輸送過程中的特性。螺1初始模型的建立旋輸送機設計參數(shù)多，且各參數(shù)間相互聯(lián)系制約，設計工作復雜難度大，一直沒有很好的設計計算模型，1．1螺旋輸送機模型及參數(shù)［6－7］必須憑借設計者的經(jīng)驗，類比其他輸送機。若設本模擬中所用到螺旋輸送機與Ｒobert和［17］計不合理，易出現(xiàn)不穩(wěn)定流速、喘振、產(chǎn)品不均勻、設Willis實驗中所用的螺旋輸送機相似:螺旋軸直徑備磨損嚴重、功率消耗高等問題。因此，很多學者提為13mm，螺旋外徑與內(nèi)管壁的間隙為1mm，螺旋葉片出多種方法對螺旋輸送機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，如粒
6、子群算厚度約為1mm，其他參數(shù)如表1所示。法及遺傳算法等［8－10］。表1螺旋輸送機結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)Table1Structuralparametersandworkingparametersofthescrewconveyer離散單元法最早由美國學者Cundall提出，已廣泛應用于與固體顆粒相關(guān)的領(lǐng)域［11］。文獻［12－13］螺旋直徑D螺距S填充率螺旋轉(zhuǎn)速n/mm/mm/%－1/r·min收稿日期:2014－03－07323220200基金項目:公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203037);國家
7、花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系產(chǎn)后加工機械崗位項目(CAＲS－14)343430400作者簡介:吳超(1990－)，男，江蘇常州人，碩士研究生，(E－mail)wuchao1990327@163．com。363640600通訊作者:吳努(1957－)，男，江蘇南通人，教授，碩士，(E－mail)383850800wuchao_888@126．com?！?7·2015年2月農(nóng)機化研究第2期續(xù)表1螺旋直徑D螺距S填充率螺旋轉(zhuǎn)速n/mm/mm/%－1/r·min4040601000424270120044441400圖1
8、為螺旋輸送機DEM模擬圖。圖1螺旋輸送機DEM模擬圖Fig．1DEMsimulationfigureofthescrewconveyer1．2顆粒模型及參數(shù)［17］在模擬中所用的顆粒物料為Ｒobert和Willis實驗中所用的小米，形狀近似球形。模擬中，用球形顆粒代替，半徑為1．5mm，具體物性參數(shù)如表2所示。表3為小米顆粒與小米顆粒、小米顆粒與螺旋輸送機之間的碰撞參數(shù)。表2材料的屬性參數(shù)Table2Materialpropertyparameter剪切
