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基于离散元方法的颗粒混合数值模拟分析

颗粒搅拌混合技术在几十年的发展过程中一直受到大量学者和专家的关注,

本课题是以旋转筒内二元颗粒混合搅拌过程为基础,旨在加入抄板后考察抄板样

式、抄板长度角度以及个数、填充率等对混合效果产生的影响,最终给出抄板设

置的最优参数。离散元方法是近些年以来发展起来的用于解决不连续体力学问题

的一种重要的数值分析方法。

本文采用离散元方法以及离散元软件(EDEM)对单元空间内的二元颗粒体系

进行模拟。同时,采用蒙特卡罗方法的思想对单元空间中的模拟结果进行分析并

给出空间内二元颗粒数目的变化率的特点,从而做出分布上的拟合。

然后,我们将实际生产中的旋转筒划分成充分多个单元空间,对每个单元空

间内的颗粒变化根据上面的变化率进行估计,并在此基础之上得出整个旋转筒内

颗粒数的变化情况,即将单元空间中的颗粒情况放大到整个旋转筒内。最后,我们

加入抄板,并分析抄板在不同情况下所带来的颗粒混合效果的不同,最终根据数

值结果得出抄板的最优参数。

模拟结果表明,当旋转筒内抄板长度与旋转筒半径之比在 0.4 左右时,以及

抄板与筒壁之间的距离与旋转筒半径之比在 0.2 左右时,颗粒混合效果最优。当

旋转筒的装填量在 40%左右时且抄板个数为 4 个或 5 个时,颗粒混合效果最优。

当抄板角度在 75 度左右时,颗粒混合效果最优。

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