制粒准颗粒堆积行为的数值模拟

制粒准颗粒的粒度组成是影响烧结生料层透气性的主要因素之一。通过配料操作、制粒工艺优化等措施能够在一定程度上调节制粒后准颗粒的粒度分布。为探讨准颗粒级配模式对烧结生料层床层结构的影响规律,对制粒准颗粒在烧结杯内的堆积行为进行了数值仿真。首先,在实验室条件下对1种烧结混合料进行了变含水量的常规制粒实验,实验结果表明:调节制粒含水量可以显著地改变准颗粒群的粒度组成,生料层透气性也随之得到调整。随后,基于刚性球体颗粒模型,运用离散单元法对准颗粒群的堆积行为进行了数值仿真。研究发现:准颗粒的级配模式对烧结杯堆积床层的模拟空隙率有显著的影响,在颗粒不发生显著塑性变形时,仿真所得的稳态空隙率与实验所得的生料层透气性指数有很好的线性正相关关系。     

搅拌釜操作和结构参数对颗粒混合性能影响的模拟研究

为了提高无挡板立式搅拌釜的混合性能,应用离散元法研究了操作参数和结构参数对颗粒混合性能的影响.应用接触数法对不同参数下的混合度进行评价,结合颗粒的空间合角速度来分析颗粒混合的特性.研究结果表明:转速越大,混合度越高;搅拌桨离底高度越大,表面混合度越大,底面混合度越小;桨叶半径为33 mm时混合性能较优;桨叶数目越多,混合度越小.     

八钢A高炉处理炉缸堆积的浅析

由于八钢现有低品质原燃料条件易造成炉缸堆积,探讨A高炉处理炉缸堆积的方法和减轻炉缸堆积的措施,确保高炉稳定顺行。     

离散单元法高炉无钟炉顶布料模拟研究

从动力学角度，采用离散单元法研究炉料颗粒的受力和运动，建立高炉无钟炉布料数值计算模型，模拟无钟炉顶布料过程和料面形状，模拟与实测对比表明，两者基本吻合，证明离散单元法在高炉无钟布料应用中可行，并为高炉无钟炉顶布料的机理研究开辟了一条新的途径。     

基于离散元法的颗粒高速压制模拟及动态力学分析

采用三维离散单元法对高速压制条件下铝粉颗粒的动态响应进行了数值模拟,并与实验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与实验所测得的结果基本相同;在高速压制过程中,粉体的扰动呈不规则的弧形分布;在压制初期,会出现整体受力不均匀的现象,随着压制的进行,不均匀现象得到改善,粉体表现出较强的自组织性;在单次加载过程中,颗粒会发生多次碰撞;在致密化阶段,上层的部分颗粒会先发生变形并重排,中下层颗粒以重排为主;进入变形阶段后,所有颗粒的受力情况基本相同。     

半焦热载体煤热解过程中颗粒混合特性的模拟研究

文章以固体热载体热解煤工艺为研究背景,采用离散单元法对热载体颗粒与煤颗粒在挡板颗粒混合器中的混合过程进行数值模拟研究.探究挡板混合器结构、热载体粒径和热载体与煤的进料比等因素对混合度的影响.结果表明:采用挡板与壁面夹角30°、相邻挡板旋转60°放置的结构可有效提高混合度;由于颗粒的混合与离析同时存在,通过提高煤的进料比...     

高炉回旋区运动现象的数值模拟

风口回旋区是高炉内产生还原气体及热量的主要区域,颗粒相和气相在风口回旋区内的相互作用非常剧烈。回旋区的形状和大小决定了炉内煤气流的一次分布,是炉况顺行的基础。本文为了从颗粒尺度来描述回旋区内部气体和颗粒的运动行为,建立和发展了离散单元法和流体计算力学耦合模型。耦合模型考虑了多个相间力的作用(包括曳力、虚假质量力、升力和压力梯度力),得到了不同时刻风口前焦炭颗粒的分布图、体积分数云图、速度矢量图等。这些图表明在鼓风速度130 m/s时,风口前有颗粒被吹开,形成了明显的空腔,风口前及其附近区域的颗粒在做回旋运动,可以断定回旋区已经形成,且在6 s时风口回旋区达到稳定。     

COREX竖炉结瘤对物料运动行为影响的DEM模拟

为考察COREX预还原竖炉内部结瘤对物料行为的影响,利用离散单元法(DEM)研究了炉内不同位置结瘤对物料运动流型、颗粒应力的影响,并探究了排料速率对炉内物料运动行为的改善作用。模拟结果表明,竖炉围管区发生结瘤,直接影响结瘤附近物料运动轨迹,导致物料运动流型发生变化;同时,相较正常工况,炉内物料间作用力明显增加。当竖炉导流锥产生结瘤时,物料运动流型也明显改变,并且颗粒在结瘤位置下方存在偏析现象;与围管结瘤相比较,炉内颗粒间作用力进一步增加;通过对瘤下方螺旋排料器转速提升,颗粒间作用力显著降低,基本与顺行状态下保持一致。相关研究可为COREX竖炉的优化操作提供指导和理论依据。     

应用离散单元法分析工程岩体锚固作用

介绍了离散单元法的基本原理及在此基础上编写的二维离散元程序UDEC.采用UDEC对某矿节理岩体巷道锚喷联合支护效果进行数值模拟分析,得出了锚喷联合支护对节理岩体巷道支护,特别是发生楔形块体破坏时作用效果明显,同时也证实了UDEC特别适用于模拟不连续介质的大变形问题研究.     

高炉风口回旋区颗粒运动的DEM-CFD数值模拟

为了模拟风口回旋区内焦炭颗粒的运动情况,建立了DEM-CFD耦合模型。模型充分考虑了颗粒与气体之间的曳力、压力梯度力、虚假质量力、升力等相间力,对回旋区形成过程及大小进行了颗粒尺度的分析,用数值模拟的手段获得风口回旋区颗粒运动的回旋趋势,得到此处颗粒的速度矢量场、气相体积分数、颗粒速度标量云图。结果显示4s时回旋区在风口前形成且稳定,靠近回旋区中心颗粒运动速度最大,远离回旋区中心的颗粒速度减小。计算结果同物理模拟的结果是一致的。     

Numerical simulation of particle tracks in the cold gas dynamic spraying process

In this study,the distribution behavior of the particle flow field in cold gas dynamic spraying(CGDS)was simulated through the computational fluid dynamics(CFD)method.Traces of the particles with different diameters in the gas flow field were analyzed,and effects of flat and sphere substrates on the particle tracks were also compared.Simulation results indicate that different escaping directions of particles flow with the two substrates.These investigations gave instructions on how to design the powder recovery and dusting machines in a CGDS system.     

冷喷涂工艺中粒子流轨迹的数值模拟

采用计算流体力学（CFD）技术模拟研究了冷气动力喷涂技术中粒子流的流场分布特性。通过计算,分析了不同粒子直径下粒子在气体流场中的轨迹,比较了平面基板和球形基体对粒子流轨迹的影响。模拟结果清楚给出了两种条件下粒子流的流动方向和速度大小,为冷喷涂系统粉末回收与除尘装置的设计提供了理论指导。     

东同矿业公司近地表采矿诱发地表塌陷的数值模拟研究

介绍了近地表采矿使采空区周围应力平衡遭到破坏,从而引起采空区对应地表发生沉陷的工程地质现象及其产生的危害后果。针对东同矿业公司7#矿体的具体工程地质情况,结合具体采矿方法,利用离散元软件UDEC对由于采矿引起的地表塌陷进行了数值模拟,并对结果进行了系统地分析和比较,可为同类地质条件矿体采矿方法的优化选择和采矿引起的地表沉陷预测提供参考。     

竖冷炉内烧结矿分布的DEM模拟

为研究竖冷炉料层透气性以改善冷却气体分布,建立梅钢竖冷炉单料仓扁平模型,采用离散单元法模拟研究了竖冷炉布料和排料过程,获得了稳态下竖冷炉内烧结矿分布和孔隙率分布的微观信息。结果表明,布料时由于落料点位置的变化,烧结矿会产生偏析分布。在烧结矿流动稳定的状态下,炉腔存在准静止区、活塞流区和汇聚流区3种流动区域;就烧结矿分布而言,炉腔中心区含有更多的10～25 mm和25～40 mm颗粒,炉腔中间区则分布有更多的40～80 mm和80～150 mm颗粒,炉腔边壁区中上部25～40 mm和40～80 mm颗粒的质量分数更高,而下部80～150 mm的颗粒质量分数更高。上述烧结矿分布使炉腔边壁区和中间区发生大颗粒偏析,炉腔中心区发生小颗粒偏析;孔隙率呈炉腔边壁区和中心区较大、中间区较小的“U”形分布。料层透气性在边壁区最好,导致冷却气体易从边壁区逸出。为改善冷却气体在炉内的分布,可尝试从缩小入炉烧结矿粒度范围以及开发新型布料装置展开进一步研究。     

不锈钢-碳钢复合带肋钢筋的制备工艺研究

使用金属熔覆和热轧的方法成功制备了覆层为Cr13不锈钢的复合钢筋.通过有限元数值模拟发现,在粗轧区域的高温变形过程,塑性应变主要集中在轧件表层和1/4位置,芯部的变形较表层偏小,随着变形的不断进行,塑性应变不断向碳钢芯部渗透.复合钢筋在成品机架K1变形时,不锈钢全部包裹在碳钢上,但是在横断面的不锈钢覆层厚度分布不均匀,...     

Influence of Screw Design on Burden Descending Velocity and Particle Segregation in COREX Shaft Furnace

COREX shaft furnace(SF)is an industrial system that employs screw feeders;thus,the burden descending velocity and particle segregation in the SF can be directly affected by the design of screw.A three-dimensional actual size model of COREX-3000 SF was established using the discrete element method.Four types of burdens,including pellet,ore,flux and coke,were considered in this model.With this consideration,the effect of screw design on solid flow was investigated.Results showed that,in the base case,burdens fell primarily down from the first flight of the screw.The burden descending velocities were nearly uniform in the peripheral direction and decreased along the radial direction.In addition,the normalized particle size increased in the center area and decreased in the wall area.Reducing the flight diameter of screw benefited an even flow pattern and restrained the rolling tendency of burden from the edge to center areas.An optimized case was also proposed,in which a uniform solid flow profile could be obtained and the evenness of descending velocity along the radius could be greatly improved.     

基于EDEM的钛粉在振动成形中的填充密度模拟研究

机械振动能够有效对钛粉颗粒进行重排来降低孔隙率,进而提高其填充密度。在采用离散元法建立颗粒接触过程动力学方程的基础上,应用EDEM离散元软件数值模拟了钛粉颗粒填充过程,分析了钛粉在不同振动方向条件下的振动状态。结果表明:单一方向振动的钛粉填充密度高于两方向或三方向混合振动的钛粉填充密度。x方向的稳态平均填充密度分别是xy和xyz方向的1.04倍和1.06倍。随着振动时间的延长,填充密度表现出先增加然后稳定的变化规律,最佳的振动时间是20s。该模拟对钛粉实际生产具有一定参考意义。