基于EDEM的物料几何形状对安息角的影响

本文主要是针对载机作业装置的优化设计进行前期基础性研究。通过研究物料的几何形状对安息角大小的影响来探究物料堆积的稳定性,从而保证装载机进行铲装作业时工作装置不受到料堆稳定性的影响,进而更好地优化装载机作业装置。通过利用离散元软件EDEM对物料的安息角进行数值模拟,采用切片截断分析方法对五种不同形状下的物料安息角的大小进行测量,并在对应形状下的安息角进行实验验证,运用SPC法对实验所得的数据进行可靠性判定。研究结果表明:在所研究的五种形状中,安息角的大小按片状、中间状、角状、条状和等径方形的顺序逐渐增大,其机理是因为颗粒内部接触的数量越多,越能真实地反映颗粒之间的相互作用及咬合关系,力链中的颗粒越容易自锁,颗粒之间越不容易分离,堆积特性就越稳定。     

回转筒类设备物料安息角的测定研究

为获取回转筒类设备多种颜色物料的安息角,研究了一种通过图像处理技术测定物料安息角的方法。分别对回转筒内物料进行图像信息获取、物料分离与背景去除、干扰信息的去除以及主成分分析,最后确定物料安息角的大小。     

落球冲击破碎下的非限制料层夹持形态

为提高球磨粉碎的效率,构建了球形介质对非限制料层的冲击粉碎模型,开展了落球冲击破碎下的料层夹持形态研究。通过石英砂料层的落球冲击破碎实验,分析了初始料层厚度、落球冲击能量、冲击速度、落球大小以及料层颗粒大小对料层夹持形态的影响。实验结果表明,夹持颗粒完全破碎时,料层夹持厚度为2层颗粒的堆叠厚度情况下,夹持范围受落球大小和夹持角度的影响较大。根据夹持角度与安息角的关联性,建立了料层夹持半径与落球大小、安息角的数学模型。     

基于Ｆｌｕｅｎｔ的雾化器雾滴粒径的研究

对雾化器的喷嘴结构进行研究,通过分析实验结果,得出影响液滴粒径的因素。以不同尺寸的液相通道为实验对象,通过改变轴向中心截面距、气液比、液相压力和气相压力的大小,分析以上实验参数对雾化发生器雾化后液滴颗粒大小的影响。由实验结果可知:在气液比、液相压力和气相压力的逐渐增加的过程中,液滴粒径呈现变小的趋向;在轴向中心截面距逐渐增加的过程中,液滴粒径呈现增大趋向。     

含团聚物潮湿细粒煤与弛张筛板耦合振动分析

为了明确筛分过程中含团聚物潮湿细粒煤物料群与弛张筛板间的耦合振动规律,首先,通过理论计算推导了单团聚物或物料颗粒与振动筛板碰撞的抛射速度及最大冲击力表达式;其次,构建了含团聚物潮湿细粒煤物料群?非线性弛张筛板的筛分过程联合仿真模型,并通过试验对其有效性进行了验证;最后,采用联合仿真模拟分析了振动参数对物料群与筛板间耦合动力学特性的影响。结果表明：单团聚物或物料颗粒抛射速度及最大冲击力由弛张筛板恢复系数、安装倾角、振动幅值、振动频率及振动角等参数共同决定;稳定筛分过程中,含团聚物潮湿细粒煤物料群非线性时变激励使弛张筛板产生拍振,物料群平均法向速度随筛板振动幅值及振动频率的增大而增大;适当增大筛板振动频率可提高物料群的筛分效率和生产率。研究结果为弛张筛筛分性能的优化及最优工作g值的确定提供了参考。     

颗粒密度对声发射法粒径测量的影响

基于单颗粒碰撞声发射信号的粒径测量研究是实现声发射法粒径在线测量的基础,有助于进一步理解声发射粒径测量的机理。设计并搭建了单颗粒碰撞实验装置,分别采用0.4 mm、0.6 mm和0.8 mm的玻璃珠和钢珠撞击波导杆,分析不同密度颗粒碰撞产生的声发射信号特征。分析结果表明,颗粒密度增大,相同颗粒粒径和碰撞速度下产生的声发射信号的幅值与持续时间也增加。同时,根据非弹性碰撞理论,建立颗粒粒径的反演模型,并比较了不同密度颗粒的粒径测量结果。实验结果表明,颗粒密度对声发射法粒径测量结果的影响较小,大部分测量结果的平均相对误差在8%以内。     

高速滚动轴承喷油润滑有限元分析

建立角接触球轴承环间气液两相流有限元仿真模型,基于FLUENT流体计算软件对轴承环间喷射润滑穿透过程进行仿真分析。对球进行分层处理,得到分层为10时润滑油发生雾化的油液颗粒显示更准确。在球分层为10的条件下分析了转速和喷油压力对轴承腔内大粒径油液占比的影响,结果表明:随转速增大,大粒径油液占比减小;随喷油压力增大,大粒径油液占比增大。搭建试验台进行验证,试验与仿真结果变化趋势一致,且误差在允许范围之内。     

真空过滤数值模拟和试验验证

为研究真空过滤中的流动特性,本文基于多孔介质理论阐述了真空过滤的两个过程,并通过真空过滤试验和基于FLUENT的仿真模型讨论了不同工况参数对真空过滤效果的影响规律。研究结果表明：真空过滤中的压差脱水过程和空气置换脱水过程,可分别由多孔介质内的液相单相流及气液两相流进行分析;利用FLUENT仿真软件建立的多孔介质单相流和两相流模型能有效地模拟真空过滤过程;真空过滤的脱水速率与真空度、气流量、滤饼的颗粒粒径、滤饼厚度有关;压差脱水过程中,真空度增大2倍时脱水速率增大了约1.6倍,颗粒粒径增大脱水速率先迅速增大后缓慢增大,滤饼厚度增大两倍时脱水速率降低了10%～30%;空气置换脱水过程中,脱水量与气流量、滤饼厚度成正比,颗粒粒径对脱水量影响不明显。本文所建立的仿真模型为真空过滤机理研究提供了新方法,对真空过滤机理的研究具有参考意义。     

粉体物料连续混合性能的仿真分析与试验研究

针对橡胶连续混炼中多种粉体物料的混合、输送、称量环节,对粉体物料的连续混合性能进行仿真分析与试验研究。应用EDEM软件建立粉体物料的颗粒模型和接触模型,通过仿真和试验,研究粉体物料在混合机构中的混合均匀性和质量稳定性。研究表明,采用粉体物料连续混合称量机构进行物料混合,可以使粉体物料具有较高的分散均匀性和稳定性,为后续研究提供了理论和数据支持。     

基于EDEM的立轴破碎机转子对物料粒径加速效果的研究

运用离散元方法,分析颗粒在相对坐标系下的运动行为轨迹,采用离散元软件EDEM仿真各粒径物料在新型转子中加速,并进行动力学分析,综合物料加速过程中速度和受力变化,表明颗粒在加速过程中受摩擦力、离心力和颗粒间挤压力的综合作用,并随粒径的变化而变化,粒径越大,相对运动连续性越差,且冲击磨损冲击板越剧烈,30mm左右粒径时,加速过程平稳有效.     

基于后向光散射的颗粒测量技术研究

颗粒粒径和颗粒折射率是光散射颗粒测量技术中的重要参数。为了实现颗粒粒径的测量及其分档,在广义Mie理论基础上,分析了颗粒粒径及折射率对后向散射光能分布的影响,并得到了后向散射光能分布随颗粒粒径及折射率呈周期变化规律。实验验证结果表明,后向散射光能与颗粒粒径及颗粒浓度有关。研究结果可为后续的颗粒测量研究提供参考。     

角散射低质量浓度烟尘在线测量系统设计

针对燃煤电厂低质量浓度烟尘排放在线监测问题,研究了燃煤电厂排放烟尘粒径特征,通过对该粒径颗粒的散射进行仿真计算,设计了基于角散射原理的低质量浓度烟尘在线测量系统。利用该系统对低质量浓度烟尘进行了测量,实验验证了低质量浓度下角散射光强度与烟尘质量浓度成正比,同时拟合得到了角散射光强与烟尘质量浓度成线性关系,拟合因子R2为0.972,这为后续燃煤电厂排放监测应用提供了参考。     

基于内外流场关联的喷嘴仿真及实验研究

针对喷嘴两级雾化之间的内部关联问题,以十字旋芯喷嘴为研究对象,对其雾滴分布特性进行了实验和仿真计算研究。首先,介绍了十字旋芯喷嘴的二维结构;然后,基于Realizable k-ε湍流模型和Pressure-swirl-atomizer雾化模型,采用Fluent软件对螺旋倾角为30°、腔体直径为6 mm、压力为4 MPa～6 MPa的喷嘴内外流场进行了仿真分析,研究了螺旋倾角大小对雾化效果的影响;最后,搭建了喷嘴雾化性能实验系统平台,用DP-02滴谱仪测得了雾化粒径分布,结合实验数据验证了仿真方法的合理性。研究结果表明：选取内流域出口流速最大值作为计算外流域入口条件更符合实际情况;随着螺旋角增大,粒径在0μm～20μm的雾滴占比越来越大,粒径在60μm～80μm的雾滴占比越来越小,该结果可以为十字旋芯喷嘴的选择提供参考。     

滚动摩擦系数的测定及EDEM仿真分析

为方便且准确的测定物料滚动摩擦系数,通过对平抛运动装置的改进设定了一种测定物料滚动摩擦系数的方法.将所需测定物料打磨成球状,然后让其在半径为R的圆弧铁轨上成θ角处无初速度自由滚落,测定其自由停止时水平运动的距离及水平抛出点的高度,通过计算推导求得滚动摩擦系数。根据此参数在EDEM中建立安息角仿真模型,通过安息角试验测定与仿真结果对比验证仿真模型的准确性。结果表明:此方法所测定的滚动摩擦系数可以用来作为EDEM仿真参数的标定,此方法所测定的滚动摩擦系数是可行的。这为以后物料参数的标定提供了一定的理论基础。     

寄生式时栅安装误差对传感器测量精度的影响

为了提高寄生式时栅行波信号的质量和传感器的测角精度,研究了离散式测头安装误差对传感器测角精度的影响。介绍了寄生式时栅的结构组成和工作原理,建立了三维仿真模型,应用Ansoft Maxwell仿真软件对测头与转子不同间隙、测头的俯仰角和偏摆角大小变化对传感器测角精度的影响进行了仿真实验分析,同时应用84对级的寄生式时栅搭建实验平台进行了实际实验验证。仿真和实验结果显示:安装误差中的间隙、俯仰角、测头的偏摆角等因素变化对传感器测量精度均有影响。间隙变化对测量精度的影响具有规律,可通过建模进行修正。实验所用的84对级的寄生式时栅最佳安装间隙大小为0.2mm。俯仰角、偏摆角的变化对测量精度的影响规律变化较复杂,故文中建立了相应的误差补偿模型。本文的研究结果可用于指导传感器的结构优化设计、测头的安装和误差精确补偿,进而提高传感器的测角精度。     

直线度误差测量采样方案的研究

采用仿真实验方法对直线度测量的采样方案进行了研究。仿真结果表明:直线度测量的最佳采样间距与被测对象的精度无关,只与其尺寸大小有关,并与尺寸的增大成阶跃关系。在三坐标测量机上对仿真推论进行了验证性测试实验,初步实验结果验证了该推论的正确性。最后讨论了研究过程中存在的问题及下一步研究的设想。     

关键结构参数对离心式雾化喷嘴雾化效果的影响研究

为提高某离心式喷嘴的雾化质量,对其内部结构进行改进优化,并采用数值模拟和试验相结合的方法详细探讨切向槽位置和倾斜角度对雾化效果的影响。结果表明:数值仿真可以较好地模拟喷嘴的雾化特性,其结果与试验吻合良好;位置和倾角的改变会影响雾化颗粒粒径和雾化锥角,其中雾化锥角受倾角的影响较为显著,随倾角的增大而减小;随着压力增大,雾化颗粒粒径会逐渐减小,雾化锥角逐渐增大并趋于稳定;9组不同工况下喷嘴雾化效果对比表明,在旋流室圆锥半径1/2或3/4处设置20°倾角的切向槽,雾化效果最佳。     

黏性液体三次雾化的试验研究

对黏性液体进行了超音速二次雾化和基于撞击流技术的三次雾化试验,并对三次雾化的影响因素进行了分析。分析结果表明：随着进气压力和压缩空气流量增大,油雾颗粒粒径变小;随着进气压力增大,油雾浓度逐渐变小;随着韦伯数增大,粒径变化率变小。当韦伯数小于5．376时,粒径变化率大于零;当韦伯数大于5．376时,粒径变化率小于零;当韦伯数为22．81时,油雾颗粒粒径变化率绝对值最大,且喷嘴喉口直径为影响粒径变化率大小的主要因素。     

主成分分析在光全散射特征波长选择中的应用

为了能在用光全散射法测量颗粒粒径时选择对粒径影响较显著的特征波长进行测量,通过在可见及可见-红外波段内对粒径服从单峰R-R分布颗粒系的消光光谱,一阶微分以及二阶微分消光光谱进行主成分变换,提出一种特征波长选择方法。该方法首先对颗粒系的一阶微分消光光谱进行主成分变换,然后将每个波长下的一阶微分消光谱对主成分贡献率的大小作为特征波长选择的主要依据,并将光谱范围的边界波长也作为特征波长。分别对粒径服从单峰及双峰R-R分布的颗粒系进行数值仿真,并采用标准颗粒的实测数据进行验证。验证结果显示,采用基于主成分分析的波长选择方法计算方便、易于实现,得到的标准颗粒粒径反演误差均小于3%,表明采用提出的波长选择方法能够保证选出的光谱消光值具有较高的信息量。     

过渡角对脉冲气流干燥器干燥过程影响的研究

脉冲气流干燥器中的过渡角会对干燥器内流场产生影响,直接影响干燥器的干燥性能。设计7种不同大小过渡角的脉冲气流干燥器来进行对比研究,利用计算流体动力学对脉冲气流干燥器的干燥过程进行数值模拟。模拟结果表明过渡角过大时在过渡段产生了涡流,对干燥过程不利;随着过渡角增大,干燥器中的压降不断增大,湿含量逐渐降低;不同过渡角时颗粒在干燥器中的停留时间基本保持不变。通过对计算数据的分析,过渡角在60°左右时脉冲气流干燥器的综合效果最好。