螺旋输砂器模型试验相似设计及数值模拟

以HS210混砂车螺旋输砂器为原型,根据Bockinghamπ定理,参照实际的结构和工作参数,采用量纲分析法完成1∶2、1∶5的试验模型相似设计,并运用Fluent流体分析软件对原型及试验模型出砂口流量进行数值模拟。将模拟结果与相似准则的计算结果进行对比分析可知,模拟值比相似理论计算值偏高,但其误差均不超过22%,在一定程度上能够反映原型机的实际工作情况,证明对HS210螺旋输砂器模型试验的相似设计是可行的。

基于单质点法的大倾角螺旋输砂器理论建模与分析

针对目前大倾角螺旋输砂器输砂量尚无明确计算公式的问题,在分析物料运移规律的基础上,采用单质点法建立理论模型,分析物料在稳定状态时的力学与运动规律,得到了螺旋输砂器的临界转速和临界转速下的输砂量与倾角、叶片表面摩擦因数、筒壁摩擦因数、填充量、密度等参数之间的理论公式,提出在实物试验结果的基础上建立实际与临界状态下参数之间的函数关系,并以45°倾角螺旋输砂器为例进行了分析和验证。分析结果表明,采用该方法可建立任意倾角时输砂量的理论公式。研究成果可为高效节能螺旋输砂器的设计与计算提供依据。

螺旋输砂器精确称量试验台架设计

针对在实际应用中螺旋输砂器输砂量理论计算结果与试验结果相差较大的问题,提出了一种新的试验台架设计方案,可实现精确称量螺旋输砂器输砂量,介绍了试验台架分流装置、变倾角装置和称量装置的结构设计,设计了试验台架的二级控制系统。目前,该试验台架已投入使用,各系统均能正常工作,为进一步研究螺旋输砂器输送特性与结构参数之间关系奠定了试验基础。

基于离散有限元仿真技术的螺旋输砂装置研究

螺旋输砂装置是混砂车的重要组成部件,主要用来输送支撑剂。为了研究混砂车螺旋输砂装置结构参数与输砂量之间的函数关系,以及螺旋输砂装置的动态性能,有必要对其进行数学建模及性能预测。采用离散单元方法对支撑剂砂粒堆积角进行模拟仿真并与试验测试结果进行对比,标定了压裂支撑砂粒的物性参数。在标定物性参数的基础上,研究了不同结构参数和转速下螺旋输砂装置的输砂性能和动态性能。研究结果表明:随着颗粒-颗粒的静摩擦因数和动摩擦因数的增大,堆积角度呈增大趋势,且颗粒-颗粒的动摩擦因数比静摩擦因数影响大;填充率与转速基本呈线性关系,且随着转速的增大而减小;在保证螺旋叶片结构强度的前提下,合理优化螺旋叶片螺距是保证平稳输砂性能的关键。所得结果可为螺旋输砂装置结构优化和控制器开发提供理论和模型依据。