基于离散元EDEM的碾米机内物料运动离散元分析研究

基于离散元分析软件EDEM,以碾米机内物料运动为研究对象,通过三维仿真模型的构建,采用离散元数值模拟颗粒流的方法,探索了糙米单颗粒与群体颗粒系统在碾米机内的动态变化过程。结果表明,仿真方法可以实时查看碾白室内糙米颗粒的运动流线形式及速度矢量等运动状态,并得到糙米颗粒及颗粒流速度随时间的变化关系,以及糙米颗粒及颗粒流合力平均值随时间的变化规律。     

基于离散元法回转清理筛运动参数对筛分过程的影响分析

以HZZD型回转清理筛为原形,建立了离散元仿真筛分模型,借助离散元分析软件EDEM,通过改变清理筛运动参数,分析影响物料平均推进速度和筛分效率的因素,以获得最佳运动参数。分析结果显示,对颗粒群平均推进速度的影响水平:筛体回转半径>转速>筛面倾角;为达到较好的筛分效果,筛体回转半径、转速和筛面倾角宜取为20 mm、450 r/min、6?~8?。     

基于DEM离散元技术的玉米直线振动筛仿真分析

目的：分析物料颗粒在直线振动筛面上的运动情况,以便直线振动筛的机构优化。方法：基于离散单元法,采用EDEM软件对直线振动筛面上物料颗粒的运动情况进行仿真分析。以堆积角为响应,采用批处理的形式对仿真物料颗粒的离散元仿真参数进行校准;采用SolidWorks软件建立直线振动筛的三维模型,以物料在筛网面的下落高度、物料颗粒的形状尺寸为变量,以物料颗粒在筛网面上运动的平稳程度为指标,通过仿真,观察物料颗粒在晒网面的运动速度及位置分布情况。结果：单球形颗粒的速度分布相对较大,在达到振动筛分平稳阶段,单球形玉米颗粒的速度分布相对稳定,颗粒跳动现象明显减少。双球形玉米颗粒的速度分布相对较小,在达到筛分的稳定阶段,双球形玉米颗粒的位置跳动比较明显。双球形玉米颗粒在振动筛面的速度明显低于单球形玉米颗粒,不同下落高度的单球形玉米颗粒对振动筛分有一定的影响。结论：在对直线型振动筛分设计过程中,不同的高度,不同的颗粒形状对筛分的效率都有较大的影响,基于离散元法可以有效地分析物料振动筛分情况。     

基于离散元法砂辊碾米机碾白室内物料运动仿真

以立式砂辊碾米机为例,运用离散元法分析软件EDEM对碾白室内物料运动过程进行仿真计算。建立碾白室和糙米籽粒的离散模型,设置相应的参数,对砂辊碾米机碾白室内物料流进行离散元模拟。得出碾白过程中糙米籽粒运动轨迹曲线、受力大小,将这些数据以图表形式显示便于分析仿真结果,研究成果为研究碎米产生机理提供了参考依据。     

基于离散元法的散体物料料仓边壁载荷分布规律研究

针对大型掺混料仓结构设计基础数据匮乏的问题,文章基于离散元方法对大型料仓内散体物料的落料和存积过程进行模拟,在物料性质标定的基础上获得合理的离散元参数,提取不同时刻作用在仓体内壁各处的平均压力.研究发现,通过离散元数值模拟获得的料仓内壁压力分布规律符合粮仓效应,且可以精准获得料仓内壁不同位置在不同料位时刻的载荷分布数值,为料仓结构设计和优化分析奠定基础.     

糖干燥机中的物料运动浅析

在许多振动干燥机中 ,物料的运动是由振动力和热风联合作用下完成的。此时物料的运动既不服从于普通振动设备的物料运动规律 ,也不服从于流化床上的物料运动规律。然而 ,对于振动干燥机来说 ,确定物料的运动速度和在机内的滞留时间是干燥设计的一个必不可少的环节。本文依据流体力学和振动力学的基本原理 ,建立了物料运动的微分方程式。通过求解该方程式 ,得出物料运动速度 ,平均滞留时间等基本设计参数的算法     

挤压膨化参数对转基因大豆外源基因降解的影响

采用定性PCR检测技术,分析了不同挤压腔温度、物料水分和螺杆、喂料器转速的组合工艺条件下,挤压膨化对转基因大豆外源基因CP4-EPSPS的影响。研究结果表明,挤压膨化加工是降解转基因大豆外源基因CP4-EPSPS的有效手段。挤压膨化参数中,对外源基因降解作用由强到弱的顺序为:挤压腔温度>物料水分>螺杆转速或喂料器转速。本试验条件下的最佳挤压膨化参数组合为:挤压腔温度130℃,物料水分20%,螺杆转速72 r/min,喂料器转速88 r/min。在此条件下,大豆外源基因片段可降至206 bp以下而未能检出。     

基于POLYFLOW的药瓶吹塑成型壁厚优化

为解决医用药瓶吹塑过程中塑件壁厚不均的问题,课题组利用ANSYS软件中的POLYFLOW模块对其进行了成型模拟。通过设计L9(33)正交实验表,研究不同吹胀压力、吹胀时间及模具运动速度对塑件壁厚的影响,从而制定出最佳的工艺参数;再对最佳的工艺参数进行模拟验证,最后通过实际生产验证模拟的结果正确与否。结果表明:吹胀时间8 s、吹胀压力为0.1 MPa和模具运动速度为0.9 m/s时,得到的产品质量较好,壁厚较为均匀。通过该研究为吹塑制件的壁厚控制提供了参考,在一定程度上降低了生产成本。     

基于离散元方法的餐厨垃圾螺旋挤压装置性能研究

目的：提高餐厨垃圾变螺距挤压脱水装置脱水效果。方法：基于离散元方法,分析颗粒的挤压状态,改变填充系数、螺旋转速、倾角,模拟装置内物料颗粒的挤压情况。结果：变螺距的螺旋挤压脱水装置在有一定倾角的情况下,填充系数增高,转速加快,物料颗粒间的挤压力会随之增大。结论：在填充率为60%、螺旋转速为60 r/min、倾角为15°时,螺旋挤压装置的挤压性能显著提高。     

基于EDEM的回转组合多层筛筛选过程的离散元分析

回转组合多层筛是粮食和油料的高效清理设备。借助三维建模软件,建立了回转组合多层筛三维实体模型,基于离散元仿真软件EDEM模拟了小麦在筛选过程中的运动情况。改变筛体的运动参数(回转半径、回转频率及筛面倾斜角度),通过数据后处理得到物料中小麦颗粒、杂质颗粒的运动情况,分析各参数对物料推进速度、杂质去除率和小麦提取率的影响。结果表明,回转组合多层筛回转半径在20～25 mm之间、回转频率在6～7 Hz之间、筛面倾斜角度在6°～8°之间时,物料推进速度快、处理量大、除杂效率高、小麦损耗少。研究结果为回转组合多层筛的仿真研究提供数据支持。     

基于随机算法的纤维材料过滤特性仿真分析

为分析纤维空气过滤材料的流场演变情况,综合过滤效率及颗粒流动轨迹,基于随机算法建立了纤维空气过滤材料的三维模型,并采用计算流体力学中的欧拉-拉格朗日离散相模型,在雷诺相似准则的基础上研究了微米纤维介质中的气固流动特性。结果表明:入口速度变化对流场压力与速度场分布有明显影响,随着入口速度增大,阻滞区域面积增加,流场空隙处更易形成高速流动与速度漩涡,同时流场整体速度差增大,压力损失与入口速度呈正相关;纤维模型对平均粒径为8~18 mm颗粒的过滤效率较为稳定,均在80.4%~84%,在入口速度为2 m/s工况下,过滤效率与粒径接近正比例关系。     

自堆积式螺旋速冻机流场数值模拟

研究了在入口风速不变的条件下,通过改进结构和改变冻品参数,增大流场气流平均速度,达到降低装置能耗、提高冻结效率的目的。建立二维紊流模型,采用SIMPLE算法,对未放冻品原有结构的流场、开孔和增设隔板后的流场、食品不同摆放密度的流场以及不同食品高度的流场进行模拟计算分析,结果表明:网带的对螺旋塔内流场的平均速度影响小。增设隔板和开孔有利于提高流场内气流的平均速度,增加热交换的充分性。冻品摆放密度增加需要综合考虑气流平均速度、压力、和风机功率等因素。冻品高度在满足不超过孔的位置高度下,增高能增加气流平均速度。     

RESIDENCE TIME DISTRIBUTION OF FOOD AND SIMULATED PARTICLES IN A MODEL HORIZONTAL SWEPT SURFACE HEAT EXCHANGER1

The residence time distribution (RTD) of food and inert particles flowing in a swept surface heat exchanger at room temperature was investigated. The effects of selected experimental conditions on RTD include particle shape (cube, cylinder, and sphere), particle concentration (10, 20, and 30% w/v), particle type (potato, carrot, turkey, green peas, and polystyrene), fluid viscosity (water, 0.5% CMC, and 1.0% CMC), bulk flow rate (5.8 × 10^?4, 7.28 × 10^?4, and 8.71 × 10^?4 m3/s) and shaft rotational speed (30, 60, and 90 rpm). Although turkey cubes were denser than other food particles, they moved faster than potato and carrot particles. Mean particle normalized residence time (MNPRT) of food particles (green peas) were found to be significantly higher than that of simulated particles (polystyrene). Cylindrical particles stayed longer than cubic particles in water, but not significantly in CMC solution. MNPRT values were found to be dependent on viscosity. Increasing particle concentration (up to 30%) tended to decrease MNPRT. Both bulk flow rate and shaft rotational speed tend to decrease MNPRT, thus reducing the lethality achieved. The distribution of residence time curves were narrowed by decreasing particle concentration, bulk flow rate, and shaft rotational speed, and by using fluids with high viscosity. In general, particle velocity was found to be higher than the average bulk velocity. The fastest particle velocity was found to be 3.23 times the average bulk velocity while the ratio was 0.382 for the slowest.     

VELOCITY PROFILES OF FLUID/PARTICULATE MIXTURES IN PIPE FLOW USING MRI

Magnetic resonance imaging (MRI) techniques have been utilized to experimentally measure velocity profiles and apparent Theological properties of fluid/paniculate mixtures as functions of flow rate, particle loading, and particle size. The experimental velocity profiles were described by apower law model for these systems. A 3% aqueous sodium alginic acid solution was used to form two particle sizes of 2.5 mm and 5.0mm in diameter. The spheres were suspended in a 0.5% carboxymethyl cellulose solution at loadings ofO, 10, 20, and 30% by weight. The average fluid velocity ranged from 2–35 cm/s. The flow behavior index decreased as flow rate, particle loading or particles size increase. Cumulative residence time curves were evaluated based on this modeling procedure. Results of this research have direct application to aseptic processing of fluid/particulate mixtures.     

均质压力及喷雾干燥温度对鱼油微胶囊化的影响

采用辛烯基琥珀酸酯淀粉Hi-Cap100和葡萄糖浆作为鱼油微胶囊的壁材。研究了不同均质压力下乳化液黏度、粒径和粒径分布规律,考察了不同均质压力下乳化液特性与鱼油微胶囊包埋率、表面油含量之间的相关性,探讨了喷雾干燥温度对包埋率和鱼油过氧化值(POV)的影响。研究结果表明,随着均质压力的增加,乳化液黏度和平均粒径逐渐减小,而粒径分布离散度总体呈下降趋势,在40MPa时最小,说明此时粒径分布均一性最佳;喷雾干燥温度增加时,鱼油包埋率先增后减,POV值先减后增,在进/出口温度为140℃/70℃时有最高的包埋率和最低的POV值。通过分析确定最佳工艺参数如下,均质压力为40MPa,喷雾干燥进口温度为140℃,出口温度为70℃。在上述最适工艺条件下,鱼油微胶囊平均粒径为5.97μm,表面油含量为2.03%,微胶囊化包埋率为95.6%,在扫描电镜下观察微胶囊表面和内部结构良好,具有良好的包埋效果。     

基于Fluent低压旋流喷嘴下游流场数值模拟及分析

运用Fluent软件模拟了低压旋流喷嘴下游流场喷雾情况。利用欧拉-拉格朗日模型模拟气液两相耦合流动。模拟显示:喷嘴喷雾形状为空心锥状,与实验得到的喷雾形状相符。喷雾的液滴速度分布于15～25m/s之间,且随轴向距离的增大而减小;喷雾的液滴直径沿轴向距离增大而增大。     

包装容器内粉体的振动密实过程分析与数值模拟

研究振动对粉体包装容器内粉体密实的影响。基于离散单元的理论知识,对粉体在不同振幅和频率下的振动密实过程进行仿真。对不同振幅和频率影响下,颗粒X方向上的速度进行分析。在其他条件一定的情况下,随着振幅和频率的增加,颗粒X方向上的速度波动变大,且振幅对颗粒速度波动的影响不显著。这说明基于离散元法的数值模拟可使粉体的振动密实过程清晰可见,振动参数的分析对粉体包装工艺的改进提供了有意义的依据。     

超滤分离纯化麻竹叶黄酮的研究

通过对5种超滤膜的对比研究,选择出切割分子量为50000D的聚砜膜PSF-500对麻竹叶黄酮有较好的分离纯化效果:产品得率高达4.29%,纯度达到44.132%.进而选择运行压力、进料液流速和运行时间等运行参数测定了聚砜膜PSF-500的超滤效果,确定了最佳工艺参数:采用操作压力0.20～0.30MPa,进料液流速0.4m/s,连续运行12h清洗超滤膜.还对聚砜膜PSF-500超滤系统进行了芦丁加样回收率测试,结果表明平均回收率为97.0%,变异系数为1.94%.     

热风风速和相对湿度对扇贝柱干燥特性及品质的影响

本试验以海湾扇贝柱为原材料,进行薄层干燥试验,研究恒定风温下不同热风风速、相对湿度对产品干燥特性和品质的影响。测定干燥过程中水分含量和水分活度（Aw）的变化,并对所得产品的收缩率、复水率、色泽、质构等品质特性进行了比较分析。结果表明, 整个干燥过程均处于降速干燥阶段,起始阶段干燥速率下降最快,随着干燥时间的延长,干燥速率逐渐平缓。提高风速、降低热风相对湿度都可以显著缩短干燥时间,水分活度（Aw）下降速也越快。不同热风风速和相对湿度对干贝的质构特性、收缩率和复水率也有显著影响,但是对干贝色泽影响并不显著。综合考量干燥速率和干制品品质,选择热风风速为0.8~1.2 m/s、热风相对湿度在8%左右为较适宜的海湾扇贝柱热风干燥条件。