基于改进颗粒模型的筒仓卸粮宏细观力学响应模拟研究

离散元模拟常作为研究筒仓卸粮的方法,但由于在模拟中所用颗粒模型多为单一ball单元模型,使得模拟卸粮的颗粒内摩擦远小于真实实验情况,从而导致模拟结果与实验结果误差较大.本研究在已有离散元程序基础上,添加了黏度系数较大的微型颗粒来模拟粉尘,建立了一种改进颗粒模型.基于合理的物理实验,从卸粮过程的宏细观力学响应角度深入探究...     

基于离散单元法的石材制品物理性能颗粒流模拟

利用离散单元法对5种不同成分的岩石样本进行了参数化建模,通过反复改变颗粒接触弹性模量、平行连接法向及切向强度、颗粒法向及切向接触刚度比、平行连接法向及切向刚度比等物理参数,分别对岩石进行了双轴压缩试验、拉伸试验及四点抗弯试验,得到了与自然石材相近的弹性模量、抗压强度、抗拉强度及抗弯强度等物理性能指标,为研究石材的力学行为提供了依据．     

基于MSC.Marc的针织物悬垂屈曲的数值模拟

 基于MSC.Marc良好的开放性语言接口,引入针织物的细观力学本构模型,建立完整的适合于针织物悬垂屈曲模拟的数值分析模型,模拟其在自重作用下的悬垂及屈曲,该细观本构模型描述了针织物由于其细观针织结构而特有的力学性质。采用8结点壳单元离散织物片,这种壳单元被特别设计,能描述织物片在悬垂中发生的大转动。分析了织物片的屈曲模态,计算了其后屈曲变形,并进行了方形织物片的悬垂和屈曲实验,模拟结果和实验观测结果一致。最后给出其变形的动态过程模拟。     

宽窄扩压器失速机理模拟分析

针对扩压器在小流量下失速的现象,利用FLUENT对单扩压器模型进行了数值模拟,分别对扩压器的稳定状态和失速状态进行了分析。在稳定状态下,扩压器进口的气体给定均匀、周向射流尾迹分布及轴向线性分布,结果表明轴向不均分布影响较大;而在失速状态下,模拟了失速的发展过程,并分析结构参数对失速的影响,重点讨论了扩压器宽度的影响。结果表明,不同宽度的扩压器存在不同的失速机理。     

PFC2D滑坡阻河机理及冲击致灾数值模拟研究

为进一步完善建立在离散元程序上的滑坡汇河阻河致灾机理的数值模拟,以ball-wall方法建立滑坡模型,对滑坡涌入河道后的堆积体形态进行研究。结果表明:在坡高、河宽、方量三个影响因素中,河宽对于滑坡是否阻河占首要地位,在河宽较小时滑坡入河后容易阻河,河宽较大时则不易阻河。方量和坡高对堆积体形态也有一定的影响,坡高越高,方量越大越容易造成阻河。滑坡的最大冲击荷载受到河宽和坡高的双重影响,坡高越高,河宽越小冲击力越大。     

仓泵式气力输送小麦颗粒流化特性数值模拟

为探索仓泵式气力输送罐体及引出管内小麦颗粒的流化特性,利用Solidwoks软件建立等比例发送装置三维模型,采用Fluent软件对输送压力为0.3 MPa时的发料过程进行模拟,并利用CFD-Post软件进行数据后处理。以引出管入口端面中心处为测量点,测得前0.4 s小麦颗粒平均湍流强度为0.24。发料过程中,引出管入口处的压力及颗粒速度分别下降17.1%和6.18%,出口处的压力及颗粒速度分别下降25.9%和6.1%;出口处的压力相对入口处下降97%,颗粒速度相对入口处增加17.3%。最后时刻入口处及出口处的气相速度分别增至26.12 m/s和20.13 m/s,整体发料过程颗粒平均湍流强度为0.11。研究为气力输送小麦流化设备的设计提供理论依据。     

黏性颗粒在聚偏氟乙烯纤维膜内部沉积特性数值模拟

为了探究黏性颗粒在纤维过滤介质上的沉积特性,通过随机算法建立聚偏氟乙烯纤维膜的三维模型,并采用离散单元法进行了纤维膜内部的气固流动模拟,引入JKR颗粒接触模型,研究了颗粒表面能与碰撞恢复系数对黏性颗粒的运动与沉积特性影响,获得了黏性颗粒在纤维表面沉积的最佳表面能和碰撞恢复系数,并在此基础上研究了粒径2～7μm黏性颗粒的沉积与受力情况。结果表明：颗粒表面能、恢复系数与粒径均为影响黏性颗粒沉积特性的重要因素,表面能的减小,恢复系数或粒径的增大,能够使捕集效率增大,颗粒在纤维表面更易形成稳定的沉积与团聚形态。     

用于调酸的静态混合器改进与流态模拟

采用Fluent软件对用于调酸的衬四氟乙烯静态混合器(商用混合器)进行数值模拟,速度矢量显示:各个截面均有速度的变化和湍流,矢量的极大值均集中在近壁面区域,流体持续同方向旋流,重定向功能相对较弱,经过混合单元改进后,重定向功能更强,混合效率更高。改进混合器经混合单元后硫酸相体积分数分布范围明显窄于商用混合器,硫酸的混合更均匀。除第一个混合单元出口外,其余混合单元出口,改进混合器的分离强度均优于商业混合器。改进混合器经二个混合单元分离强度混合均匀,而商用混合器需三个混合单元才能混合均匀。商用混合器总的压力降为5049.768Pa,改进混合器总的压力降为10897.998Pa,改进混合器的压力降大于商用混合器,均在可接受范围。     

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。     

采用粒子追踪技术的盘磨机微观磨浆机理研究

采用有限元数值分析中的粒子追踪技术,通过模拟追踪微观纤维粒子在磨浆区域的运动,对盘磨机的微观磨浆机理进行了系统研究,通过改变磨齿数量和磨齿形状,对比分析了直磨齿与弯曲磨齿、少磨齿与多磨齿的情况下浆料纤维的微观流动特性,验证了齿形对纤维流动特性产生的影响。有限元分析仿真表明,纤维在磨浆区域呈絮聚状分布,采用多螺旋弯曲磨齿可以增加浆料纤维在磨区中的停留时间,提高打浆质量,但会增加盘磨机的功耗。     

小麦机械通风各向异性阻力的数值模拟研究

机械通风是实现安全储粮、保证粮食品质的主要措施。以小麦为研究对象,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法对大型平房仓小麦的横向通风、压入和吸出式竖向通风阻力进行了数值模拟,通过对不同通风方式下粮堆的阻力的分析发现,粮层阻力与风量成正比,风量越大,粮层阻力越大;通风方式不同,单位粮层阻力也不相同,小麦下行通风的单位粮层阻力最大,上行通风次之,横向通风最小。通过对小麦粮种各向异性阻力的分析,为以后不同粮种机械通风系统的分析奠定基础。     

粉体抽气除尘的流场分析与模型仿真

粉体下料过程中产生的粉尘会对环境、员工造成影响。为此在给袋式粉体充填设备上设置了粉体除尘罩。一方面对除尘罩内部的粉尘颗粒进行受力分析,得到了负压场会以气流曳力形式作用在颗粒上;通过分析流体雷诺数,确定气流速度是影响粉尘收集的本质因素。另一方面通过Fluent模拟颗粒轨迹和探究合理的抽气速度。发现气流风速过小时,不足以带动部分粒径的颗粒上升,反而增加了罩口粉尘的悬浮量;过大的风速则使大颗粒粉尘不易沉降。而当抽气速度为26-39m/s时,除尘效果最佳。     

一种新型通风网络对房式仓通风效果影响的模拟研究

机械通风是维持房式仓内粮堆温度和水分在安全储藏范围内的重要手段,与储粮安全和仓储企业的效益息息相关。为了解决传统圭字型通风网络的进风空气在垂直方向上推进速度较慢的弊端,提出了一种圭字型加垂直立管的新型通风网络,以缩短空气或熏蒸气体在粮堆内的行进路径和时间,并通过数值模拟方法对其通风效果进行模拟预测,验证其可行性。结果表明,此种通风网络的降温速率和均匀性均较好,明显减小了进风空气在垂直方向上的流动阻力,立管位置处的冷锋面在通风第二天就可穿过5.5 m高的粮面,且与相同条件下的传统圭字型通风网络相比,通风能耗降低16%左右,此结果为房式仓储粮最优通风网络的选择提供理论依据。     

钢筋混凝土浅圆仓中大豆粮堆温度场的研究

为研究大豆在机械通风过程中的温度变化,以华北地区内径为30 m、装粮高度为20 m的钢筋混凝土浅圆仓为研究对象,基于多孔介质传热传质理论,利用数值模拟软件COMSOL建立大豆储藏过程中粮堆内部温度变化的数值模型,利用此模型对机械通风过程浅圆仓大豆粮堆温度场进行了分析,并预测了不同初始粮温和装粮高度条件下仓内粮堆温度变化过程。结果表明：随着与风道距离的增加,粮层温度变化幅度由剧烈逐渐变得缓慢;粮堆热阻的存在导致热量在整个粮堆的传递过程表现出一定的迟滞性,从而使整个粮堆温度分布不均;初始粮温分别为12、14、16、18、20℃时,机械通风86 h后仓内粮温分别降至4.9、6.2、7.3、8.4℃和9.6℃,分别下降了59%、56%、54%、53%和52%,在相同边界条件下,初始温度较低的粮堆,粮温降幅较大;机械通风过程,不同装粮高度(18、19 m和20 m)的粮堆温度变化差异呈现先增大后减小的趋势,在机械通风19 h和110 h后,装粮高度相差1 m时,粮堆之间温差分别为0.1℃和0.6℃,在机械通风结束后,仓内粮堆温度分别为0.3、0.5℃和0.9℃,此时装粮高度相差1 m时,粮堆之间...     

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。     

基于LS-DYNA的真空输纸技术数值模拟

为提高真空输纸性能,对真空输纸技术中纸张的力学行为进行了模拟分析。由于柔性薄片纸张受力屈曲具有几何非线性的特点,提出了真空输纸技术中纸张力学行为的显式动力学数值分析方法,基于LS-DYNA的壳单元建立了纸张的有限元模型。探讨了不同挺度的纸张在输纸带孔处的应力分布、变形规律及承受侧规拉力的性能。结果表明,随着纸张挺度的增大,真空吸附过程中的纸面应力和隆起变形均减小,而侧规拉力承载能力增强。     

不同风道的机械通风效果比较

采用CFD技术对高大平房仓的机械通风降温过程进行了动态数值仿真。通过对U型、E型、土型和主型四种风道系统的通风降温过程进行模拟,比较了各自的通风死区及其变化趋势,指出了引起能量损失的主要影响因素,并分析了各系统的优缺点。研究结果为进一步利用CFD技术开展新型风道的设计打下了基础。