不同离心率下椭圆形滚筒内二组元颗粒混合

基于离散单元理论,以二组元粒径颗粒在滚筒内的分离指数(Is)作为混合评价指标,对不同离心率下的椭圆形滚筒内颗粒混合过程进行数值模拟,并用实验结果进行对照与分析。模拟结果与实验结果吻合较好,得出了不同离心率下椭圆形滚筒内颗粒的混合状态以及在混合过程中滚筒内颗粒的运动规律。结果表明,在椭圆形滚筒滚动过程中,由于颗粒速度不同会形成两种区域,即滑动层颗粒混合区域和相对静止区域,在一定时间范围内,颗粒经过相对静止区域的次数越少,混合效果越好。随着椭圆形滚筒离心率增加,颗粒经过相对静止区域的次数降低,混合质量提高,所以在一定范围内增加椭圆形滚筒离心率,会提高颗粒混合质量。对颗粒在滚筒内运动规律进行研究,可以为滚筒内颗粒混合的最佳工况提供理论依据。     

回转干馏炉内挡板形状对二元颗粒运动混合的影响

根据回转干馏炉（简称回转炉）内二元颗粒混合时的涡心区的位置,提出在距离回转炉中心21 mm处设置挡板的增混方式.挡板主要依靠推送和抛洒2种作用来增强二元颗粒之间的混合.采用离散单元法,对安装不同形状挡板的回转炉内二元颗粒的运动混合进行数值模拟,研究挡板形状对二元颗粒运动混合的影响.结果表明,挡板边数越多,平均终末卸料角越大.在回转炉运行过程中,当挡板边数为2时,仅存在主体颗粒瀑布流;当挡板边数为1、3、4、∞时,主体颗粒瀑布流和悬空颗粒瀑布流共存.相比于无挡板,在回转炉中安装挡板时,不存在小颗粒集中分布的涡心区,2种颗粒交错分布,颗粒分布更加均匀.当挡板边数从0增加到2时,时均接触数指标M的提高比较明显,从0.288增加到0.424,颗粒的混合质量变好.对于2、3、4、∞边形挡板,时均接触数指标M差别较小,颗粒的混合质量差别较小.     

多因素影响下的螺旋滚筒装煤性能研究

为研究螺旋滚筒在多种因素影响下的装煤性能,以离散元理论为基础,对装煤过程中煤炭颗粒的运动及其接触动力学模型进行分析,基于煤样性质测试结果并结合莫尔-库伦理论,对煤壁中煤炭颗粒接触刚度及接触阻尼等相关参数进行设置,建立了螺旋滚筒与煤壁的离散元耦合模型。通过对煤炭颗粒质量进行统计,得到螺旋滚筒装煤率的变化规律。基于正交试验分析不同因素对滚筒装煤性能的影响权重,其中螺旋升角对装煤率的影响最大,滚筒转速对装煤率的影响最小。采用变升角叶片的螺旋滚筒,由于叶片在螺旋滚筒端部升角的增加,包络区域内颗粒更易流出,螺旋滚筒的输送能力能够大幅提高。研究结果为螺旋滚筒的结构优化及其装煤性能提高提供了一种新的方法和手段。     

干粉砂浆混合规律及影响因素

采用甲基紫法表征干粉砂浆混合度,研究滚筒式混合机混合效果,分析了混合时间、转速、砂子细度模数、装载系数等对干粉砂浆混合效果的影响.研究发现混合度随混合时间呈周期性变化,而转速、砂子细度模数及装载系数对混合度的影响曲线上存在一个极值点,该点表示配合料达到最佳混合效果.     

滚筒干燥叶丝过程工艺参数优化

采用正交试验设计对滚筒干燥叶丝工艺参数进行优化,并通过双变量相关分析筛选试验指标,应用直观分析和方差分析对干燥后叶丝的感官质量和化学特性变化进行了分析讨论.结果表明:各因素变化对试验样品的感官质量和各类香味成分的影响主次顺序较一致,热风风门开度影响最大,其次是热风温度和滚筒转速;在试验范围内,方差分析表明热风风门开度对各类主要香味成分有一定的影响,但各因素对试验结果的影响均未达到显著水平,反映出滚筒干燥叶丝过程的质量控制水平相对偏低;优化后较佳的工艺参数为热风风门开度30%、热风温度130℃、滚筒转速14r/min,经验证,参数优化后样品的感官质量提高了1.55分     

基于双滚筒优化模型的采煤机运动参数优化

目前大多数学者在研究采煤机运动参数优化问题时,普遍采用仅包含一个牵引速度和一个滚筒转速的单滚筒优化模型,但由于双滚筒采煤机两侧滚筒受力情况及截割状态不完全相同,由单滚筒模型所得结果并不完全适用于双滚筒采煤机。本文以某型双滚筒采煤机为研究对象,以牵引速度和左、右滚筒转速三个运动参数作为设计变量,建立了双滚筒运动参数优化模型;利用遗传算法(GA)对双滚筒采煤机运动参数进行优化,并将最优参数下的截割性能与工业参数下的截割性能进行了对比,结果表明最优运动参数下的截割性能更优;对单、双滚筒两种优化模型下的优化结果进行了对比分析,结果显示双滚筒模型优化后的综合截割性能较单滚筒模型优化提高了16.35%,表明双滚筒优化模型下的截割表现更优。     

地面找平机器人的设计与仿真

为了解决建筑地面找平施工效率低、自动化程度低等问题,研究分析了国内外自动找平方法与装备.设计了一种基于旋转滚筒的找平机器人,分析了该找平机器人的工作原理及施工工艺.运用离散元法建立了混凝土的颗粒模型与机器人滚筒同混凝土颗粒间的接触模型.设计了仿真实验,通过仿真分别分析直角型底面滚筒、倒角型底面滚筒和叶轮型底面滚筒,在不同转速下对地面找平质量的影响.结果表明:采用以240 r/min旋转的倒角型底面滚筒,机器人找平混凝土表面的轮廓偏差为3 mm,基本满足建筑施工中对于地面找平的验收要求.     

陈垃圾滚筒筛运动模式与筛分效率优化

推导陈垃圾在滚筒筛中的运动方程并求数值解,按最大位置角将陈垃圾运动模式划分成滚落、抛落、圆周运动,给出不同筛筒转速、半径、动摩擦因数下的运动模式判别云图. 滚筒筛试验结果显示,陈垃圾运动的最大位置角随转速的升高先增大后不变,转速超过50 r/min后垃圾进行圆周运动. 陈垃圾滚筒筛的筛分效率随转速增大呈先升后降的趋势,随抛落差的增大呈持续上升的趋势,随着原料水的质量分数的增加呈下降的趋势. 基于试验结果,给出滚筒筛最优转速取值云图,在实际工程中可根据垃圾动摩擦因数及滚筒半径选择最优转速,同时减小水的质量分数以提高筛分效率.     

双层桨叶搅拌器流场的CFD模拟与PIV测量

利用CFD技术和PIV测量研究了搅拌器内双层桨叶不同位置的流场和浓度分布.基于Navier-Stokes方程和标准κ-ε湍流模型,求解搅拌器的湍流场,考察了在不同转速和不同桨叶高度下搅拌器的流型变化和混合浓度情况.结果表明:改变双层桨叶位置,流场的流型基本不发生变化,均以桨叶为中心形成上下"双循环"流动;随着加料位置和桨叶高度的变化,对搅拌功率基本没有影响,但时不同监测点的浓度变化较大,对混合时间的影响也较大;采用桨叶部位加料可以充分利用流体的湍流特性,加快混合速度,缩短混合时间,节约成本,提高经济效益.     

用正交试验法分析造粒颗粒成形影响因素

为优化设计造粒机的结构,改进了其造粒性能,找到了影响颗粒成形的关键因素和非关键因素,为后续研究和改进造粒机的设计提供参考.采用正交试验设计的方法,分析了滚筒造粒机造粒过程中的加水量X1、转速X2、加气量X3和倾角X4这4个因素对造粒过程中颗粒成形的影响.虽然影响颗粒外观质量的因素较多,但颗粒的粒度D和球形度ψ这两个因素的影响最大,故选取颗粒的粒度D和球形度ψ作为试验研究指标进行极差分析和方差分析.分析结果表明,各因素对造粒颗粒粒度D影响的显著性由大到小的顺序为:转速、倾角、加气量、加水量;各因素对造粒颗粒球形度ψ影响的显著性由大到小的顺序为:加气量、加水量、转速、倾角;试样获得最佳粒度D的方案为X1_2X2_4X3_4X4_1,获得最佳球形度ψ的方案为X1_2X2_4X3_2X4_3,按此工艺方案可得到较高的成品率,且工艺可行.     

双盘裂纹转子的非线性动态响应与混沌

研究了含有居中盘和悬臂盘的转子轴上出现裂纹时盘的非线性动态响应。在推导出系统的动力学方程的基础上进行了数值求解。由结果可以看出，盘的摆振在无裂纹的一般为与转速相同的同频振动，一旦裂纹出现，摆振一般为转速的倍频运动。裂纹的深度，转子转速，外阻尼和转子不平衡量对盘的非线性响应有很大影响。增大阻尼和不平衡量会抑制混沌运动。系统运动进入混沌的道路主要有3条：拟周期进入混沌，拟周期经拟周期分叉进入混沌，阵发性进入混沌，阵发性混沌过程中随时间变化存在倍周期分叉现象。     

后混磨料射流颗粒运动仿真和实验分析

基于DPM离散相模型,通过FLUENT软件对后混喷嘴内的磨料颗粒运动轨迹进行仿真和分析。引用二方程模型中的RNG k-ε模型,得出了后混喷嘴内的静压分布和湍动能分布。通过改变磨料粒径的大小和入口速度,分析研究颗粒的运动情况。模拟结果表明:颗粒粒径和颗粒入口速度都会影响粒子的加速运动,进而影响切割效果。分析得出了不同粒径粒子的最佳进口速度和最佳颗粒粒径,并从减小喷嘴磨损和提高射流效果方面优化混合过程。实验结果与仿真结果相符,验证了仿真的正确性。     

颗粒组成对杂填土与软土互嵌沉降的影响试验研究

在受到上覆荷载作用时,杂填土地基下敷淤泥软土会轻易挤入杂填土颗粒之间的孔隙中,造成互嵌沉降,在传统地基沉降计算中这部分沉降未被考虑。而杂填土级配不均,其孔隙率与粒径组分密切相关。选取4种不同粒径颗粒组,以不同粒径的杂填土颗粒组成的二元混合物为研究对象,利用自制互嵌仪进行互嵌试验,揭示二元混合颗粒中不同粒径比、小颗粒含量下杂填土与软土的总沉降与互嵌沉降发展规律。研究结果表明：二元混合颗粒组成中,当小颗粒占主体时,互嵌沉降随着小颗粒粒径的增大而增大;当大小颗粒含量相同时,随着小颗粒粒径的增大,互嵌沉降呈先减小后增大的趋势;当小颗粒含量较少时,互嵌沉降随着小颗粒粒径的增大而减小。而在杂填土大小颗粒含量变化过程中,小颗粒粒径较小时,互嵌沉降随着颗粒含量的增加而减小;小颗粒粒径较大时,颗粒含量的增加对杂填土与软土的互嵌沉降影响不大。     

DPF中颗粒物径向分布影响因素分析

通过ANSYS Fluent建立DPF的仿真模型,利用气固两相流方法计算沿DPF径向颗粒运动位置的变化量和不同孔道间颗粒沉积的质量,分析布朗力、扩张段形状和气体流量对颗粒的运动和沉积的影响作用。结果表明布朗力对颗粒运动位置和速度有一定的影响,对颗粒沉积质量的影响较小;改善扩张段形状可以改善颗粒沉积质量分布;孔道内气体流量和颗粒沉积质量具有高度的相关性。     

旋风分离器内颗粒轨迹的数值模拟

采用数值模拟的方法研究旋风分离器内的颗粒运动:对单相流场采用湍流各向异性的雷诺应力模型,对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型;通过描述颗粒的运动轨迹,揭示了颗粒在旋风分离器中运动的物理机制.结果表明:颗粒的运动轨迹比较复杂,且带有很大的随机性;尤其是小粒径颗粒,受气流湍动影响显著,即使是粒径、入射位置相同,其运动轨迹也各不相同,最终的位置也不同;小粒径颗粒更容易受二次涡流影响,从而降低分离器的效率;另外,还模拟出了上灰环、排气管短路流及排尘口返混等影响分离效率的几种现象,为进一步研究旋风分离器的分离机理理论及实验研究打下基础.     

岩土颗粒三维形状表征参数对比分析

岩土混合介质中骨架颗粒的形状尺寸对介质力学性质具有不同影响,基于典型岩土颗粒(卵石、碎石)的三维激光扫描数据,通过球谐函数对颗粒的形状表征参数进行了统计分析,探讨了各统计量之间的影响变化.结果表明:对相同体积碎石和卵石而言,体积越小则卵石和碎石的表面积差距越小,所产生的力学性质影响区别越小;卵石的整体形状系数要普遍高于碎石;棱角度和球形度服从一定程度上的线性分布,并且球形度和棱角度呈反比关系;颗粒体积越大则颗粒表面的细节体现得越明显,表面的细节对相关力学性质有着重要影响,形状系数可以在一定程度上反映颗粒的磨圆程度.研究结果可为岩土颗粒在宏观性质中的相互力学作用分析提供借鉴.     

回转干馏炉内颗粒运动及停留时间分析

为了研究颗粒在倾斜的回转干馏炉内的运动及停留时间,采用离散单元法(Discrete Element Method,DEM)进行数值模拟.回转炉模型的倾角为3.24°,选取17 r/min、13.3 r/min、10 r/min、6.8r/min、3.4 r/min五种转速进行对比.结果表明:可以将示踪颗粒在干馏炉中的运动过程分成两个阶段.第一阶段为颗粒集中阶段,第二阶段为颗粒分散阶段.干馏炉的转动和干馏炉存在倾角分别造成了示踪颗粒的径向分离和轴向分离.随着转速的提高,平均停留时间减小,其减小的程度逐渐变小,经拟合后得出转速与平均停留时间的函数关系近似于指数函数;转速越高,示踪颗粒在干馏炉内的停留时间数据与正态分布拟合得越好,概率密度函数最大值随着转速的增大而逐渐降低.     

双流道泵输送固液两相混合物的水力试验研究

为了分析固液混合物对高速双流道输送泵性能的影响,在转速为2 900 r/min工况下,开展了输送4种粒径固体物质与不同浓度的固液两相水力性能试验研究,其最大固体颗粒直径达到48 mm,得到了其在不同工况下固液混合输送的性能规律.实验结果表明,输送固液两相介质时泵进出口压力、扬程、效率比清水试验工况下低,更易发生汽蚀;在相同流量和浓度的工况下,随着输送的固体颗粒粒径增大,效率略有升高,扬程受粒径变化影响较小;在相同流量和粒径颗粒的工况下,随着输送混合物中固体颗粒浓度的增加,扬程及效率呈递减趋势.高速双流道泵的结构可以用来输送海底金属矿物质.     

压缩空气-燃油混合动力排气能量回收利用

提出基于工质混合的压缩空气-燃油混合动力,利用文丘里管混合内燃机排气和压缩空气,回收利用内燃机排气能量.建立混合动力热力学模型,分析压缩空气发动机转速、压缩空气压力和质量流量以及内燃机转速和负荷对混合动力有效效率的影响规律.研究结果表明:压缩空气发动机转速越低,混合动力有效效率越高;内燃机转速和负荷对混合动力有效效率的影响规律与原内燃机的变化趋势一致;内燃机排气提前角存在一个最佳值,最佳排气提前角受内燃机排气压力和压缩空气压力的共同影响,内燃机排气压力升高,最佳排气提前角减小;压缩空气压力升高,最佳排气提前角增大.     

自我造粒型流化床中颗粒流态的试验测定

介绍了用高岭土染色制成颗粒示踪剂考察自我造粒型流化床颗粒流动规律的试验方法．用这种方法能比较直观地了解固体颗粒在流化床内部的混合和运动情况,并能通过流化床出口处示踪剂浓度变化掌握颗粒在流化床中的停留时间分布规律．文章根据试验数据的分析整理,提出了平推流——完全混合流串并联模型,该模型能较好地概括床中颗粒流动的一般规律