小麦籽粒Ab-T10破碎模型参数标定

离散元法在粮食颗粒中的研究应用较为广泛,但是小麦颗粒在破碎仿真过程中数学模型参数的研究较为匮乏。为了寻找在破碎仿真过程中更适合小麦籽粒的破碎参数设定,以小麦籽粒为研究对象,搭建了冲击落锤破碎试验平台,通过试验得到了参数标定目标值,采用最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面试验,根据回归方程与响应面分析得到适用于模拟仿真小麦籽粒快速破碎模型Ab-T10中关键参数的最优组合,并对标定参数进行多组交叉验证。研究结果表明:颗粒特性选择函数参数S为0.00146 kg/J;颗粒参考最小破碎比能E_(ref)为85.74 J/kg、筛下物占初始粒度中径10%的最大累计质量分数M_(t10)为4.97%;仿真试验与实际试验最大相对误差为2.4%,说明标定的参数可有效表征小麦籽粒冲击破碎过程。研究结果对后续小麦加工中的研磨破碎分析具有一定的参考价值。

红砂岩粗粒土动力试验及颗粒破碎模型研究

铁路路基建设需要经过泛红砂岩地区,红砂岩路基的稳定性对列车安全起到至关重要的作用。为研究列车荷载对红砂岩粗粒土动力特性以及颗粒破碎的影响,采用室内大型动静三轴试验系统,开展动力荷载下的红砂岩试样动力响应测试,分析了粒径大小、加载次数对轴向应变、动力软化以及颗粒破碎的影响。根据动力破碎三轴试验结果,构建了动力作用下的颗粒破碎模型,并对模型进行了验证。研究结果表明:在加载次数一定的条件下,颗粒粒径越大对应的轴向应变越大;颗粒粒径越小,越早完成颗粒破碎及土体结构调整。粗粒土软化曲线呈半对数关系,颗粒粒径越大,软化系数越小。动力荷载下,大粒径颗粒主要演化为下一级粒径颗粒和细小粒径颗粒,破碎形式为研磨,存在一个极限破碎级配。根据动力破碎试验建立了动力破碎的概率密度函数f,构建了动力条件下的颗粒破碎模型。该模型能够较好的模拟动力作用下的颗粒破碎过程。Marsal颗粒破碎率Br与颗粒破碎模型中的死亡率Ps-t呈线性关系。研究结果能为铁路路基工程相关设计提供一定的理论参考价值。

煤在燃烧过程中破碎模型的建立

针对煤在燃烧过程中破碎行为,建立了单颗粒煤的一维破碎模型。模型结果显示:煤在燃烧过程中的起始破碎主要是由于煤所释放的挥发分在煤粒中的集聚,造成煤粒中产生较大的压力梯度,从而引起煤粒的破碎。这就较好地解释了煤在燃烧过程中的热破碎现象,为今后预测煤在炉内的粒度分布打下基础。

汽油缸内多孔直喷喷雾破碎模型建立与试验

为了建立汽油缸内多孔直喷喷雾破碎模型,对Huh Gosman模型进行分析评估,并且以喷油压力为参数,建立初始破碎粒径分布公式,从而建立了汽油缸内多孔直喷喷雾破碎模型;并通过定容喷雾试验进行了汽油自由喷雾试验,验证所建模型的合理性。研究结果发现:以经验公式估计的初始液滴直径评估Huh Gosman模型,模拟结果贯穿度偏小;通过建立初始破碎粒径分布函数,同时对Huh Gosman模型进行修正,模拟计算结果与实际结果相近。最后利用该模型对不同喷油压力下的自由喷雾进行模拟,计算与试验结果吻合较好,最大误差小于5%。

利用混合破碎模型对涡流室内喷雾过程的三维数值模拟

利用已开发的大型流体计算软件包 ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ－Ⅱ对涡流室式柴油机内的喷雾过程进行了三维数 值模拟。作者借鉴ＷＡＶＥ破碎模型的优点，进一步完善了ＴＡＢ破碎模型，使用混合模型来描述不同阶 段的油滴破碎过程。模拟结果与试验数据基本一致。

缸内直喷汽油机多孔喷雾破碎模型研究

为了建立缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾破碎模型，对FIPA模型、HuhGosman模型和KH—RT模型进行分析评估，确定了缸内汽油直喷二次破碎模型；以喷油压力为参数，基于初始破碎粒径分布公式，建立了缸内汽油直喷喷雾破碎模型；最后通过定容喷雾实验进行汽油自由喷雾实验，验证所建模型的合理性。研究结果发现：HuhGosman模型在汽油喷雾模拟过程中，模拟结果与实际喷射过程最为接近；FIPA模型在相应模拟条件下，液滴的破碎速度过快；而KH—RT模型在该喷射条件下，液滴的破碎速度过慢。通过对HuhGosman模型进行修正，模拟计算结果与实际结果相近。最后利用该模型对不同喷油压力下的自由喷雾进行模拟，计算结果与实验结果吻合较好。

单颗粒煤粉热解过程中的破碎模型

以单颗粒煤粉燃烧破碎模型为基础,提出了以破碎比率概念来表征破碎程度,并以同心圆方式划分网格,由外向内依次按圆环形式模拟热解一次破碎过程.研究发现:煤颗粒粒径是影响煤颗粒破碎最重要的影响因素,粒径越小,反应的比表面积越大,相同膨胀应力产生的压强越大,破碎效果越明显;挥发分含量越高,热解析出过程中产生的膨胀应力越大,同时,气态的挥发分与固态的煤焦壁脱离产生更大的孔隙率,进一步降低了煤颗粒本身的屈服强度,破碎更容易产生;燃烧温度升高,起始阶段温度梯度增大,挥发分析出速度越快,膨胀应力越大,从而使破碎发生.

基于冲击实验的颗粒破碎模型微观参数分析

对矿石颗粒进行双摆锤冲击实验,考察在不同冲击角时矿石的破碎效果;结合数值模拟技术构建颗粒破碎模型,通过对颗粒破碎模型内部结合参数进行分析取值,仿真颗粒破碎模型在不同冲击角时的破碎情况,研究满足模型破碎效果与实际矿石破碎效果相一致的参数组合。结果表明:当冲击角不同时,矿石的破碎效果存在差异;当冲击角小于35°及大于35°时,模型破碎效果与实际矿石的相一致,进一步表明所构建的颗粒破碎模型与实际矿石在一定程度上具有相关性与统一性。

基于Boussinesq方程的波浪破碎模型的研究综述

介绍了 Boussinesq型波动方程的发展 ,并对基于 Boussinesq方程的破碎模型和波生流计算相关的技术问题进行了系统的归纳总结和评述 。

超音速横向流作用下射流的二次破碎模型研究

为了对超声速横向流作用下射流雾化过程进行数值模拟,采用Eulerian-Lagrangian方法描述气液两相流动现象,分别采用4种不同二次破碎模型计算液滴破碎过程。同时考虑气流可压缩性、湍流的脉动效应及液滴变形对液滴运动的影响。计算结果表明,TAB模型得到的滴径最小,其穿透深度也最小,不适用于超音速条件下的破碎过程;SSD模型计算的滴径尺寸较为均一;WAVE模型与K-H/R-T模型的结果相近;而K-H/R-T模型得到的穿透深度与实验更为相符。

玉米籽粒冲击破碎中的Ab-T10破碎模型参数标定

针对基于离散元法的玉米粉碎过程仿真研究中缺乏准确模型的问题,本文以玉米籽粒为研究对象,设计搭建了颗粒物料冲击破碎试验装置,运用切片法构建了适用于Ab-T10破碎模型的玉米籽粒凸面体模型,开展了玉米籽粒的Ab-T10破碎模型参数标定和玉米籽粒的冲击破碎特性研究。以破碎概率和t_(10)为冲击破碎特性评价指标,开展了5种不同含水率玉米籽粒的冲击破碎试验。试验结果表明,玉米籽粒的破碎概率和t_(10)随着冲击比能增加而增加,随着玉米籽粒含水率的增加而减小,临界破碎速度随着玉米籽粒含水率的增加而增加;以Ab-T10破碎模型中破碎概率和t_(10)的理论公式对玉米籽粒冲击破碎试验数据进行了拟合(R_(adj)^(2)高于0.86),确定理论公式中参数值,实现了玉米籽粒Ab-T10破碎模型的参数标定。以构建的籽粒模型和标定的Ab-T10破碎模型参数进行粉碎仿真试验,结果表明,不同含水率玉米籽粒的粒径累计分布规律的实测值与仿真值具有较好的一致性,粉碎后颗粒平均粒径的实测值与仿真值相对误差低于6.54%,说明构建的玉米籽粒模型和标定的Ab-T10破碎模型参数可以表征玉米籽粒冲击粉碎过程。

大粒径过冷水滴结冰模拟破碎模型研究

目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet,SLD)环境尚未得到规定,是一个重大的飞行安全隐患。由于SLD的粒径较大(大于50μm),在研究其结冰时需要考虑水滴动力学过程。针对SLD成冰模拟中破碎模型的不足,根据对破碎机理的认识提出了多因素破碎(multifactor-effected breakup,MEB)判定模型,并结合积冰算法对SLD环境中的结冰进行了模拟,验证了模型的有效性,证明其能提高对SLD结冰的模拟能力。从翼面收集率及冰型生长两方面对SLD的结冰过程和水滴动力学过程产生的效应进行了分析。

几种喷雾破碎模型对高压共轨柴油机的适用性对比分析

本文对某柴油机燃油喷射过程进行了数值模拟分析,选择了3种不同的喷雾破碎模型,通过计算值与实测贯穿距和缸压曲线的对比,认为HK-RT模型对高压共轨柴油机具有更好的适用性;通过对计算所得到的放热率及燃料分布等的分析,对三种模型计算结果的差异性进行了讨论。

基于EDEM圆锥破碎机层压破碎模型仿真试验研究

根据层压破碎机理和分层理论对圆锥破碎机层压破碎进行研究,讨论分析了层压破碎的影响因素,并建立了层压破碎数学模型。以PYB900型圆锥破碎机的实际工作参数与结构参数为依据,利用离散元软件EDEM和三维设计软件Solid Works建立了破碎的物料颗粒黏结模型和圆锥破碎机层压破碎三维模型。对在不同料层厚度、圆锥破碎机旋摆转速和摆动行程下的散体物料层压破碎过程分别进行了模拟仿真试验;探究了3种不同影响因素对层压破碎效果的影响规律,并相应地作出了详细讨论与分析,为具体研究层压破碎机理和研制新型层压破碎设备提出了一种有效的数值模拟计算方法。

层压破碎模型及破碎特性研究

针对破碎腔建立了散体岩石层压破碎的三维模型和有限元模型,通过有限元COSMOS/M计算与分析,得到层压破碎发生的条件及相应破碎设备的设计参数,揭示了散体岩石层压破碎应力变化的内在规律。模型得到实验验证,为研制层压破碎设备奠定了理论基础。

圆锥破碎机破碎腔分区模型及物料运动规律研究

为了更准确地分析散体物料在破碎腔内的运动规律,通过对物料下落运动过程的研究,提出了判断物料下落终止条件,建立了基于物料运动规律的破碎腔分区模型。研究了各分区内物料的运动特性,给出了有效冲程和有效压缩比的精确计算方法,并以GP11F型圆锥破碎机F腔型为例,依据其工艺参数对破碎腔分区建模,得到了物料在破碎过程中的破碎次数、破碎位置及下落速度的变化规律。通过试验验证了模型的合理性,为分析破碎产品的质量和产量及腔型优化提供了理论基础。

某矿石准静态加载破碎特性试验与模拟研究

为研究某矿石(硅质岩)准静态加载破碎特性,在压筒加载试验的基础上,利用Tavares破碎模型建立了矿石颗粒群破碎模型,对比分析了压筒加载试验与破碎仿真的破碎过程及特征。结果表明:(1)随着加载压力的增加,矿石颗粒群的破碎主要划分为3个阶段:紧密阶段,矿石颗粒群的空隙率减少,逐渐形成几个较为可靠的接触点,基本不会发生矿石颗粒的破碎;破碎阶段,矿石颗粒之间更加密实,矿石之间接触点的受力增大,部分矿石发生破碎;结团阶段,矿石颗粒被压实而产生大量细粉颗粒,进而发生结团现象。(2)在最大加载压力为400 kN的情况下,随着窄粒级(2 mm范围)矿石入料粒度的减小,碎后小颗粒的占比更高,不同入料粒径对破碎后小颗粒的占比有一定影响。(3)通过仿真与试验对比,将破碎仿真可视化,更好地描述破碎特征,同时验证了Tavares模型的有效性,标定了某矿石的仿真参数,为矿石颗粒的破碎仿真提供了新的方法,研究结果为后续破碎机设计提供了新的思路。

对辊破碎机对钨矿石的层压破碎特性研究

针对岩石破碎过程的复杂性以及传统仿真模型的局限性——反映替换颗粒群信息少且无法定位替换颗粒群中某一颗粒,使得所模拟的颗粒无法被连续破碎,导致仿真精度较低等问题,提出了通过离散元应用编程接口开发的改进破碎模型——多次替换的颗粒黏结模型(bonded particle model,BPM)。该方法能实现颗粒在破碎过程中的多次连续替换,更加贴近实际破碎过程,可提升仿真精度。基于对辊破碎机的三维模型与参数标定后的钨矿石颗粒群,对破碎机内的钨矿石颗粒群进行层压破碎可视化仿真分析,并结合室内试验研究了对辊破碎机的层压破碎特性,以验证数值仿真的有效性。结果表明:通过仿真得到的钨矿石颗粒受力与破碎速率的关系说明对辊破碎机可实现层压破碎;钨矿石碎后粒径分布误差为0.889~1.940 mm,且碎后粒径分布满足正态分布,说明仿真分析准确且有效。不同粒径配比下的钨矿石层压破碎试验结果表明,颗粒间相互作用力对破碎效率的影响程度大于颗粒低孔隙率。研究结果为进一步提高对辊破碎机的生产效率提供了依据,且所提出的改进破碎模型为物料的破碎研究提供了一种新方法。

哈尔乌素选煤厂块煤防破碎技术研究

针对哈尔乌素选煤厂块煤在转载环节破碎严重的问题,分析了脱介筛筛上和车厢样品的块煤限下率特性,并开展了块煤跌落试验,研究跌落高度对块煤限下率的影响规律。基于力学分析建立了块煤防破碎数学模型,提出了块煤防破碎的技术方案,并开展了精煤脱介筛筛前溜槽和带式输送机机头溜槽防破碎改造。改造后,车厢块煤产品25 mm限下率平均为20.31%,较技术应用前下降16.23百分点,块煤销售价格可提高15元/t。

基于欧拉-拉格朗日方法的高压喷雾过程数值模型

为评估不同湍流模型和液滴破碎模型在高压喷雾雾化过程模拟的准确性,基于欧拉-拉格朗日方法,参照Sandia国家实验室ECN研究组的Spray A正十二烷喷雾试验,开展高压喷雾过程的数值模拟研究。不同湍流模型和液滴破碎模型的仿真结果表明:对高压喷雾雾化过程进行数值仿真时,湍流模型中标准k-ε模型和Realizable k-ε模型的数值模拟结果与试验结果更加接近,其中标准k-ε模型能更准确地预测液相贯穿距,Realizable k-ε模型能更准确地预测气相贯穿距;液滴破碎模型中KH-RT模型与Wave模型的模拟结果与试验结果都比较接近,且KH-RT模型的模拟结果准确性更高。