基于改进颗粒簇单元的卸粮宏细观机理模拟

传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行对比分析。研究表明:(1)在宏观仓壁压力方面,改进颗粒簇单元模拟所得结果与传统ball模型相比,误差降低了17.9%;(2)在颗粒细观结构方面,改进模型的颗粒堆积孔隙率下降了3.07%,而配位数增大了27%,模拟误差降低了3.12%;(3)改进模型接触力数量增加了96.3%,接触力链分布更均匀密集,能清晰反映瞬时拱此消彼长的动态变化。本研究建立的改进颗粒簇单元提高了模拟的准确度,能客观反映卸粮过程的侧压力、颗粒结构、细观力学参数动态变化。     

散体物料物理特性对筒仓动态侧压力的影响

从筒仓贮料密度及颗粒内、外摩擦系数三方面,用离散元程序（PFC2D）研究了筒仓卸料过程贮料颗粒的流型、力场以及仓壁侧压力的变化,测得散体物理特性对卸料动态侧压力的影响比较大。     

散体物料物理特性对简仓动态侧压力的影响

从筒仓贮料密度及颗粒内、外摩擦系数三方面,用离散元程序(PFC2D)研究了筒仓卸料过程贮料颗粒的流型、力场以及仓壁侧压力的变化,测得散体物理特性对卸料动态侧压力的影响比较大.     

筒仓卸料过程的离散元模拟分析

用离散元程序(PFC2D)研究了筒仓卸料过程贮料颗粒的流型、速度场、力场以及仓壁侧压力的变化,并与实验结果进行比较.离散元模拟测得筒仓静、动侧压力与实验值基本吻合,且取得了理论方法和常规实验所不能取得的信息.     

基于滚动摩擦作用下玉米颗粒在模拟筒仓卸料中的力链分析（网络首发、推荐阅读）

针对颗粒滚动摩擦作用对筒仓中玉米颗粒的力链空间分布进行研究，通过EDEM离散元软件建立筒仓模型与仿真玉米颗粒模型进行卸粮仿真模拟，并与筒仓卸料实验作流态对比，验证模型与仿真结果的准确性。通过对模拟仓进行切片观察和数据处理，对比分析了不同摩擦情况下力链的细观参数随时间演化规律。模拟结果表明：颗粒间摩擦系数越大，卸粮完成的最终时间越长；颗粒间滚动摩擦系数越小，颗粒由整体流转变为管状流的时间越早。对于有漏斗的筒仓来说，减小颗粒间摩擦会改变整体流和管状流之间的极限，从而增加产生管状流的面积。标准滚动摩擦系数下玉米颗粒在卸料过程中会出现起拱-塌陷效应；减小滚动摩擦，玉米颗粒卸料较稳定，未出现起拱的应力突增、以及拱塌陷的应力衰减；增大颗粒间滚动摩擦不但会增加拱效应，且出现成拱高度距离漏斗口更高。     

基于有限元的平房仓内部粮食颗粒摩擦力分析

为探究粮食颗粒内部之间的应力分布及颗粒与仓壁之间相对静摩擦力的分布规律,在考虑粮食颗粒压缩性对粮堆剪胀参数影响的情况下,通过理想弹塑性本构关系和Drucker-prager屈服准则,并采用非关联流动法则来模拟储料,建立了粮仓仓壁与粮食之间正压力、相对静摩擦力的有限元模型,分别模拟不同装粮高度下仓壁与粮食之间的相对静摩擦力、正压力等,找到不同装粮深度处仓壁的相对静摩擦系数分布规律。结果表明,不同装粮高度处的相对静摩擦系数是不同的,伴随深度的增加,系数呈先增加后减小趋势。可见,粮食颗粒相互间的作用力及颗粒与仓壁之间的静摩擦力对粮食重量测量具有十分重要的指导意义。     

粮食入仓自动分级现象PFC模拟及定量分析

对粮食入仓自动分级问题进行研究,理论上分析了矩形筒仓装粮过程中产生自动分级现象的主要原因。并采用离散单元法的PFC~(3D)程序建立实际仓体的缩尺模型,通过设置不同的颗粒模拟粮食入仓自动分级的过程,在颗粒流动的动态过程中观察分级形成。在仓内装料完成并达到静力平衡后显示颗粒分级状态,.在仓内设置测量圈,分别监测圈内满仓时和删除完整颗粒时的两种孔隙率,计算出所有测量圈中破碎颗粒的含有率,得到分级情况的定量描述。     

流槽对筒仓双侧壁卸料动态压力分布影响研究

通过模型实验和离散元模拟,研究安装流槽对筒仓动态侧压力环向分布规律的影响,分析颗粒在普通筒仓双侧壁卸料和带流槽双侧壁卸料过程中的力学行为.研究表明:(1)在筒仓0.6～1.1 m深度范围内带流槽筒仓双侧壁卸料工况下侧压力均要小于普通筒仓双侧壁卸料;(2)与大偏心单侧壁卸料模式一样,双侧壁对称卸料模式下同一水平面环向侧压...     

基于PFC3D的半固着磨具剪切实验数值模拟分析

在以往有关半固着磨具模型试验和二维数值模拟的研究基础上,利用离散单元法中的三维颗粒流方法（PFC3D）建立半固着磨具三维颗粒流模型。以半固着磨具压缩比实验和虚拟压缩比试验曲线吻合作为PFC微观特性参数选取准则。通过半固着磨具虚拟剪切实验,得到各级平行连接切向刚度下剪应力与水平剪切位移关系和抗剪强度,进一步验证半固着磨具三维颗粒流模型建立的合理性。     

基于三维离散法翻转混合设备颗粒的运动行为模拟研究

为了研究非等径颗粒翻转运动行为及其对混合效果的影响,基于离散单元法理论,以翻转混合设备为模型,运用EDEM离散元软件和MATLAB数据处理技术,模拟了回转设备的5种不同转速,并以颗粒混合数据拟合数学模型,在虚拟试验下预测出最佳的转速。结果表明:运用虚拟试验不仅能定量研究出颗粒翻转运动呈现空间曲线分布的特点,而且通过离散方法便于研究回转设备的混合度。对比5种转速,在10r/min的情况下,非等径颗粒的混合度为62.27%,接近其最佳混合度56.426%,混合误差为5.846%。     

不同卸料流态对仓壁侧压力影响的试验研究

为了观察筒仓卸料过程中内部流态及其相对应的仓壁压力变化进行研究,现基于物理模型试验,自主设计并制作半圆形筒仓,采用压实和松散两种装料方式,观察卸料过程中不同的物料流态。结果表明,当采用压实装料时,物料表现为管状流,采用松散装料时,物料表现为整体流与漏斗流共存。通过自主设计定制的土压力盒传感器来测定贮料及卸料工况下仓壁压力数值,将仓壁压力数值与物料流态联合分析,结果显示:在贮料工况下,压实装料时仓壁压力数值与Janssen公式计算值具有较好的一致性,松散装料时,内部力链网络疏松,仓壁压力数值较大。在卸料工况下,物料流态为管状流和漏斗流时,仓壁压力变化稳定,物料流态为整体流时,仓壁压力具有较大的波动性变化。对两种不同装料方式下,仓壁压力进行超压分析,发现物料表现为管状流和漏斗流时,无较大的超压变化,物料表现为整体流时,有较大的超压现象,最大超压系数为1.85,且仓壁压力波动性最大点与超压现象最大点一致。在筒仓卸料过程中,不同的装料方式具有不同的流态,同时,仓壁具有不同的压力变化规律,该研究可为构建和完善筒仓结构安全设计提供参考。     

POPULATION DISTRIBUTION OF HEAT RISE CURVES AS A SIGNIFICANT VARIABLE IN HEAT STERILIZATION PROCESS CALCULATIONS

ABSTRACT— Sterilization levels found in inoculated test packs are commonly in disagreement with predicted values. This study was made to determine if predicted sterilization values would be closer to actual test values if the population distribution of the slope indices from a sample of heat rise curves were used instead of the traditional slowest or mean single value of slope index in the sterilization calculations. A computer was programmed to calculate from the basic equations of thermal death times and heat penetration, the amount of sterilization achieved at designated time intervals in a population of food packages. Means and standard deviations of slope indices from both real and postulated heat penetration tests were fed into the computer together with specified processing conditions. Predicted spoilage levels were very close to those obtained from actual inoculated test packs. From input of postulated heat penetration values, it was demonstrated that the larger the standard deviation, the greater the error will be if only a single value of the slope index is used. Manual procedures are given for an accurate determination of the minimum process time required for sterilization. Methods are also given for data expansion to show a curve illustrating the complete relationship between process time and food sterility.     

均质腔内壁微结构对均质性能影响的仿真分析

基于壁面粗糙度引起流动状态变化的现象,为进一步研究高压均质机内均质腔内壁表面的微结构对均质性能的影响,在光滑均质腔内壁构建沟槽状微结构,采用计算机流体动力学(CFD)技术对均质腔内两相流动过程进行仿真。以APV实验型高压均质机内的均质腔为研究对象,将油-水乳液作为均质物料,分别对光滑均质腔,矩形截面沟槽均质腔,以及三角形截面沟槽均质腔内的均质过程进行仿真计算,并做对比分析。结果表明:有沟槽的均质腔均质粒径更小,而矩形截面沟槽较三角形截面沟槽均质得到的粒径更小,同时粒度分布更均匀,有利于提高均质性能;计算机仿真结果与湍流近壁区理论分析结果趋势一致。     

微波等离子体原子发射光谱法(MP-AES)测定出口营养强化剂中十种元素

建立了一种微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定出口营养强化剂中元素快速分析的方法,测定了八种石家庄辖区出口营养强化剂中Zn、Cd、Cu、Ni、Fe、Pb、Mn、V、Al、Cr十种元素的含量。实验结果表明,样品测定值均满足试验要求,各元素标准曲线线性良好,线性相关系数R2≥0.999,加标回收率在80.00%~115.00%之间,相对标准偏差(RSD)小于5%。且MP-AES法使用氮气作为助燃气,比传统方法安全经济。该方法可一次测定十种元素,精密度及回收率良好、经济、快捷,可作为营养强化剂元素快速分析方法。     

Finite element modelling the mechanical performance of pressure garments produced from elastic weft knitted fabrics

Compression garments mainly produced from elastic knitted fabrics have attracted many attentions due to their medical care performances. Components’ characteristics of the pressure garments such as yarn and fabric structure affect significantly the pressure applied on the human body. In this paper, it is aimed to simulate the effect of yarn’s mechanical properties as well as fabric structure on mechanical performance of the compression garment. For this purpose, a precise geometrical model for fabric structure is needed by which the pressure applied to the body could be predicted. Accordingly, double jersey knitted fabrics containing elastane weft yarns were produced on an electronic flat knitting machine and the fabric tensile properties were measured in course direction. Using equations governing the fabric structural unit-cell, a real geometric model was created in a finite element software environment. Considering the linear visco-elastic properties for elastane weft yarn, stress-strain curve was extracted. The results obtained from numerical simulation were compared with the experimental data in order to validate the proposed geometrical model. The findings demonstrate a good agreement between experimental and simulation results.     

超微粉碎提高薇菜粉活性成分的生物利用率

以常规薇菜粉为对照,通过行星球磨法、高压均质法对薇菜粉体进行超微粉碎,对粉体平均粒度、休止角和粉体膨胀力进行测定。并建立体外消化模型对薇菜总黄酮、总多酚的生物利用率、释放量进行计算。结果表明:超微粉碎后薇菜粉体的生物利用率及总黄酮、总多酚释放量都有了显著(p0.05)提升。相比常规薇菜粉,采用行星球磨法和高压均质法处理后的薇菜粉体总黄酮生物利用率分别提高:6.09%和3.58%;总多酚生物利用率分别提高:6.41%和6.72%。总黄酮释放量分别增加:(8.35±0.57)mg/g、(7.27±0.74)mg/g;总多酚释放量分别增加:(3.44 mg±0.43)mg/g,(3.67±0.44)mg/g。说明超微粉碎技术可以有效提高活性成分的溶出及其在人体消化吸收的生物利用率,本试验结果可为薇菜功能性产品研发做参考。     

高效液相色谱法测定木糖醇产品中的木糖醇含量

用高效液相色谱面积外标法测定木糖醇产品中的木糖醇含量,以超纯水为流动相,采用Phynomenex公司的Rezex系列Ca2+型糖醇柱(带保护柱)做分离柱,选用示差折光检测器,控制分离温度为75℃,分离流速为0.6mL/min,对木糖醇产品进行测定,然后以峰面积对质量浓度做标准工作曲线,再由试样中组分的峰面积求出试样中组分的实际浓度,经试验表明,6次平行样的峰面积相对标准偏差为0.55%,5次加标回收率为99.64%,其相对标准偏差为0.87%,在质量浓度为0.000515g/100mL时具有很好的线性关系.此法简便快速,准确度高,适合于对大量样品的分析.     

荧光标记法测定菌落总数

采用一种新型破膜剂麝香草酚将微生物细胞壁完全破裂,再用碘化丙啶荧光标记微生物核酸或DNA,测定荧光值。建立工作曲线,根据荧光值在工作曲线上查出菌落总数。结果表明,破膜剂麝香草酚的最适浓度为4 mmol/L,本方法测定枯草芽孢杆菌菌落数对应荧光值的相对标准偏差为1.29%,回收率为98.4%。方法准确可
靠,而且不需要大量铺平板,简便快速。     

Development of a trajectory model for predicting attachment of submicrometer particles in porous media: stabilized NZVI as a case study

A new trajectory simulation algorithm was developed to describe the efficiency of a single collector (pore) to catch submicrometer particles moving through saturated porous media. A constricted-tube model incorporating the deterministic (interception, hydrodynamic retardation, van der Waals force and gravitational sedimentation), stochastic (Brownian diffusion), and thermodynamic (electrostatic and steric repulsion force) mechanisms was established to predict the transport and deposition of surface modified nanoscale zerovalent iron (NZVI) particles by applying Lagrangian trajectory analytical approach. The simulation results show good agreement with the results predicted by existing energy-barrier-free models except for the particle size less than 100 nm at low approach velocity. The number of realizations per start location could be decreased down to 100 with the simulations still exhibiting acceptable relative standard deviation for engineering purposes. With the consideration of energy barriers, the model successfully describes the breakthrough curve of polymer-modified NZVI in a benchtop soil column as well. The novel simulation scheme can be a useful tool for predicting the behavior of the nanoscale colloidal particles moving through filter beds or saturated soil columns under conditions with repulsion and attraction forces among surfaces.