周期边界条件下垂直螺旋输送机颗粒流数值模拟

采用离散单元法对垂直螺旋输送机中颗粒流动进行模拟计算,提出运用周期边界条件解决垂直螺旋输送机中计算效率问题,选用全尺寸模型和应用了周期边界条件的周期模型2种计算模型,计算得到2种模型中颗粒的流动特征,包括颗粒运动形态、正向接触力的力链网络和轴向速度的大小及其概率密度分布,讨论输送机在结构、颗粒流动形态、正向接触力的力链网络和轴向速度上的周期性。结果表明：2种模型在填充率较大且转速为300~1 700 r/min时模拟的颗粒流动特征一致;在一些工况中应用周期边界条件的仿真模型可以用来探寻垂直螺旋输送机中颗粒流动特征。

基于TCP流稳定螺旋涡的垂直螺旋输送机的设计方法

针对垂直螺旋输送机中的气固两相流进行了研究,分析了颗粒圆周速度在径向方向上的分布函数,并从颗粒流的螺旋升角、涡量入手,结合理论分析与EDEM+FLUENT仿真分析,研究垂直螺旋输送机中形成TCP流稳定螺旋涡的最佳填充率、最佳螺旋转速和临界雷诺数,推导出不同摩擦因数下的临界雷诺数公式和最佳输送量公式,从而得出一种高效的基于TCP流稳定螺旋涡的垂直螺旋输送机的设计方法,该方法使垂直输送机输送量提高了约20%.

垂直螺旋输送机临界转速的仿真研究

为确定实际模型的临界转速,采用EDEM、RecurDyn和ADAMS.2建立螺旋直径为400 mm、升程为330 mm的双螺旋垂直螺旋输送机和单个颗粒的仿真模型;通过仿真确定临界转速的区间,根据二分法不断缩小临界转速的区间,直至得到临界转速终止仿真;在EDEM中建立输送高度为0.3 m、填充率分别为20%、40%、60%和80%的颗粒群仿真模型,采用相同的方法完成仿真。结果表明:仿真结果验证了粒子与螺旋面、罩壳内壁之间的接触力类型,得到单个颗粒时螺旋的临界转速约为70 r/min;4种填充率下的临界转速分别为75、81、91、100 r/min;单质点法求解的理论临界转速为82 r/min,与单个颗粒、输送高度为0.3 m、填充率为20%和40%的颗粒群仿真结果接近,而小于输送高度为0.3 m、填充率为60%和80%的颗粒群仿真临界转速。说明单质点理论只适用于小填充率的垂直螺旋输送机模型。

垂直螺旋输送机生产率计算模型的修正

为使垂直螺旋输送机的生产率计算模型更符合实际生产情况,在单质点法分析的基础上,以细沙为物料进行实验,考察螺旋转速、取料头转速及细沙垂直输送速度对生产率的影响;基于计算模型推算输送管内物料的填充率,利用MATLAB函数拟合功能,得到生产率与螺旋转速、取料头转速的定量关系式,结合实验测得的垂直输送速度,完成生产率计算模型的修正。结果表明:生产率随垂直螺旋转速的增大而增大,且增长幅度逐渐降低,随取料头转速的增大而近似线性增大;修正后的模型能较为准确地预测垂直螺旋输送机的生产率,平均计算误差在10%以内。

散体在垂直螺旋输送机内流动性研究

散体的流动性直接影响到其在垂直螺旋输送机内的运动状态,进行垂直螺旋输送机理论的研究必须研究散体颗粒的物理特性对其流动性能的影响。介绍了垂直螺旋输送机现有的研究理论以及近几年散体研究所采用的方法和获得的成就,对影响散体流动性能的因素进行了理论分析,并采用EDEM软件对散体在垂直螺旋输送机内的流态进行了仿真。

应用滑移网格技术分析垂直螺旋输送机内气相流场的非定常流动

基于计算流体力学技术针对垂直螺旋输送机内的气流场进行数值模拟,应用滑移网格模拟螺旋叶片转动,分别采用三种不同的转速,对输送机内部的压强和速度进行定点观察,得到不同转速下压强和速度的变化趋势,对下一步进行气固两相流分析有一定的指导意义。

垂直螺旋输送机空转时临界雷诺数的分析

垂直螺旋输送机空转时,随着螺旋轴旋转速度的逐渐提高,管中空气将先后出现Taylor-Couette-Poiseuille流动(TCP)和湍流等现象,TCP流中的流态为稳定螺旋涡时,有利于提高散体的输送效率。描述了螺旋输送机空转状态下不可压缩定常流的动力学方程组,分析出螺旋转速、螺旋轴直径、螺距等参数与雷诺数Re之间的关系,并利用Fluent软件进行数值模拟,得到不同的螺旋轴转速下垂直螺旋输送机内的流速矢量图和流线图,推荐出适宜螺旋输送机中TCP流稳定螺旋涡出现的临界雷诺数Re。

垂直螺旋输送机内物料的运动密度研究

垂直螺旋输送机在依靠离心力和螺旋叶片的摩擦力输送物料的同时,高速旋转的螺旋叶片产生的空气动力作用也促进了物料颗粒的输送,输送机内物料的密度分布很复杂。垂直螺旋输送机内输送物料的流动可视为非牛顿流体流动,用FLUENT流体工程仿真软件模拟水泥在垂直螺旋输送机内输送时的流动状态,并对其运动密度进行了描述和分析。

变截面螺旋垂直螺旋输送机离散元仿真

为提高垂直螺旋输送机的进料量,针对垂直螺旋输送机在实际生产中出现的进料堵塞问题,提出了一种变截面螺旋设计方法。使用离散元软件对传统的等截面螺旋与变截面螺旋垂直输送机的输送过程进行了仿真试验,提取了不同模型颗粒在变螺旋截面区域内速度分布以及输送质量流率,并得到了不同模型变截面区域内颗粒的填充率变化曲线。仿真结果表明:使用变截面螺旋设计后,物料进入输送机内部的垂直提升速度增加,进料部位物料填充率增加,垂直螺旋输送机的输送能力最大提升25%。

按输送效率最高确定垂直螺旋输送机的主要参数

在对垂直螺旋输送机中物料的运动分析与受力分析的基础上，引入辅助变量导出物料垂直输送速度与螺旋线速度的隐函数关系以及输送效率随辅助变量的变化规律，进而得出按输送效率最高确定垂直螺旋输送机主要参数的方法。

基于EDEM的粮食垂直螺旋输送机性能分析

针对粮食垂直螺旋输送机的性能进行问题分析,建立了粮食垂直螺旋输送机的三维模型。选取输送机的螺距、叶片直径与轴径作为结构参数,选取运行转速与粮食填充系数作为运行参数,选取粮食输送流量与运行能耗作为性能指标,基于离散元仿真软件EDEM与正交试验法原理对粮食输送机的输送过程进行了仿真实验。根据最小二乘法原理,通过MATLAB软件数据拟合程序建立了输送量和能量耗散指标的响应面模型,从而得到了垂直螺旋输送机结构参数与运行参数对性能指标的影响关系。该研究对粮食垂直螺旋输送机的结构参数设计具有一定指导意义。

供料方式对垂直螺旋输送机性能的影响

为了研究供料口处物料呈现的不均匀现象,分别建立了重力型和水平型2种供料方式下的垂直螺旋输送机计算模型,采用离散元法,借助EDEM软件,通过试验和标定的方式对模拟参数,如进口速度、时间步长和颗粒属性参数进行确定,进而确保模型和参数选取的可行性;分别对2种供料方式进行模拟,以颗粒数标准偏差为评价指标。结果表明:与重力型供料相比,在相同的操作条件下,水平型供料方式在供料口取样区域的物料不均匀度更高,物料输送的均匀性更低,螺旋转速的改变对2种供料方式下取样区域颗粒质量分布的均匀性影响较大,针对重力型和水平型供料方式给出了结构改进建议。

外筒旋转型垂直螺旋输送机的设计

设计了一款外筒旋转型垂直螺旋输送机,采用离散元分析的方法建立输送性能与设计参数的关系,通过输送末页岩颗粒的试验验证其可行性。结果表明:通过改变外筒转速,可以调节外筒旋转型垂直螺旋输送机的填充率、输送量、驱功率和能耗效率。外筒转速越大,填充率越小;仿真模型外筒转速小于160 r/min时,输送量随外筒转速增大而增大,当外筒转速大于160 r/min时,输送量呈减小趋势;驱动功率随外筒转速增大而增大;能耗效率随外筒转速升高而降低;不需要强迫式给料装置,在一定输送高度内不需要中间轴承,结构更加简单;能够在低转速下运行,利于降低机械磨损、增加设备寿命,低速输送时能耗效率更高、更加节能。

垂直螺旋输送机螺旋叶片磨损模型分析

垂直螺旋输送机在长时间输送煤料后,螺旋叶片会产生严重的物料磨损。现有磨损模型无法直接对垂直螺旋输送机上螺旋叶片的使用寿命进行预测。因此,基于Archard模型并采用连续介质假设的方法建立了螺旋叶片磨损模型。该螺旋叶片磨损模型可用于预测在不同工况下垂直螺旋输送机螺旋叶片的磨损,比如不同转速、填充率和螺距。可为螺旋叶片寿命的预测提供可靠的计算模型。

基于DEM的散料在垂直螺旋输送机中的运动分析

采用DEM理论,分析垂直螺旋输送机中散料的受力和位移的关系,并导入垂直螺旋输送机模型,采用EDEM软件,分析垂直螺旋输送机内散料在不同条件下的运动情况,得出影响散料运动的因素,对于提高垂直螺旋输送机的生产率具有一定的意义。

螺旋叶片对垂直螺旋输送机性能的影响

为了研究在垂直螺旋输送机物料输送过程中的细观甚至微观特征,降低颗粒输送过程中近轴处的涡流引起的能耗,增大近壁面处的轴向速度,考察不同母线形状的螺旋叶片,借助颗粒仿真软件EDEM 2.5进行数值试验,模拟垂直螺旋输送机内颗粒速度、功率消耗、能量耗散、质量流量等性能指标,通过数据处理软件Origin Pro 8.0作图分析各项指标的变化情况。结果表明:与传统直线型母线的螺旋叶片相比,弯曲型母线的螺旋叶片在近轴处的切向速度减小73.87%,大大降低近轴处的涡流效应;近壁面处的轴向速度在高转速时增大12.34%,完成预定输送任务基础上,有效地降低额外的能量消耗,提升整机性能。

垂直螺旋输送机在磷酸氢钙粉料的应用

介绍垂直螺旋输送机在磷酸氢钙粉体输送工程设计中的计算及实际应用情况,可为有洁净要求的细颗粒粉体物料的输送提供借鉴。

垂直螺旋输送机中摩擦对物料输送的影响研究及结构改进

通过分析物料的运动轨迹,建立了垂直螺旋输送机物料的运动学、动力学模型,并利用EDEM离散元软件对垂直螺旋输送机进行模拟,得出了筒壁、螺旋叶片摩擦因数对出口质量流率的影响规律,进一步分析了摩擦因数对物料回落率的影响规律。根据上述研究结论,对垂直螺旋输送机的设计及结构的改进提出了建议,指出在筒壁内表面开轴向槽能够有效增加出口质量流率。

基于EDEM的垂直螺旋输送机叶片磨损仿真分析

以垂直螺旋输送机为研究对象,通过EDEM离散元软件建立垂直螺旋输送机物料输送的动态过程,对螺旋叶片磨损进行了数值模拟分析。通过Relative Wear磨损模块标记了叶片磨损最易发生的部位。然后,选取叶片不同的区域位置作为磨损值的采样区域,通过分析不同区域的平均磨损深度值,得出了叶片的磨损规律。通过磨损叶片法向累积接触力和切向累积接触力的比较,分析了螺旋叶片的磨损机理。

垂直螺旋输送机性能参数的优化设计

针对螺旋输送机经验设计的局限性,很难提高其设计水平和整机性能。因此,先进的优化设计方法对设计出优良的螺旋输送机具有重要意义。通过对垂直螺旋输送机性能参数的研究,运用相似理论和量纲分析,确定质量、长度、时间为基本量,选取螺径、产量、堆积密度为基本参数,列出螺旋输送机的主要性能参数,运用性能参数间关系方程,列出参数量纲表和对数关系式,推导无量纲数与无量纲方程,建立螺旋输送机参数相似设计模型。最后以成熟的垂直螺旋输送机为模型,设计了新型垂直螺旋输送机,并得到成功应用,从而验证理论推导的正确性与实用性。研究成果对螺旋输送机的设计提供了理论指导,对实际生产制造提供重要的参考价值。