基于三维离散单元法的大直径浅圆仓偏心卸料研究

为探讨大直径浅圆仓内粒状物料对仓壁的动态作用机理,采用三维离散单元法模拟了筒仓偏心卸料的全过程。不同尺寸的球形颗粒用于模拟仓内粒状物料,墙单元用于模拟筒仓仓壁。颗粒速度场和颗粒流动过程表明卸料通道自卸料孔向上方延伸呈漏斗状,与模拟实验结果相一致。随着偏心卸料的进行,仓壁静态侧压力不断减小,仓壁动态侧压力峰值出现在卸料的初始阶段,筒仓上部的超压现象比下部更为明显。靠近卸料孔一侧墙体更容易出现超压现象,最大超压系数为1.63,远离卸料孔一侧的仓壁在卸料阶段几乎不出现动态作用。     

基于三维离散单元法的大直径浅圆仓偏心卸料研究

为探讨大直径浅圆仓内粒状物料对仓壁的动态作用机理,采用三维离散单元法模拟了筒仓偏心卸料的全过程。不同尺寸的球形颗粒用于模拟仓内粒状物料,墙单元用于模拟筒仓仓壁。颗粒速度场和颗粒流动过程表明卸料通道自卸料孔向上方延伸呈漏斗状,与模拟实验结果相一致。随着偏心卸料的进行,仓壁静态侧压力不断减小,仓壁动态侧压力峰值出现在卸料的初始阶段,筒仓上部的超压现象比下部更为明显。靠近卸料孔一侧墙体更容易出现超压现象,最大超压系数为1.63,远离卸料孔一侧的仓壁在卸料阶段几乎不出现动态作用。     

平底筒仓中物料颗粒流动特性研究

大型封闭平底筒仓通过螺旋输送机的自转和公转运动将物料输送到筒仓卸料中心区,然后螺旋下降直到筒仓卸料完成。通过EDEM仿真软件,分析了平底筒仓中自由流动和螺旋机辅助卸料下物料颗粒的流动速度,对比分析了螺旋运动对物料颗粒速度的影响。研究得出:筒仓壁处的颗粒受到螺旋机的影响较大,而中间颗粒基本没有影响。距离螺旋机越近,物料颗粒速度波动越大。该筒仓适用于自由流动和非自由流动大面积散体物料的储存,如土豆淀粉、煤、粉煤灰、石膏等物料,有储存利用率高,环境污染低等显著优势。     

对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究

研究了绕两柱体的内流问题 ,采用了流体力学边界元方法〔1〕.为了提高计算精度 ,在对边界积分离散化计算时 ,增大了单元的密度 ,并对角点问题用非协调单元法进行了处理 ,得到了速度场和内点的压力分布 .结果合理 ,方法有效     

新型离心连续分选机数值模拟

离心力场能够减小微细颗粒的沉降时间,降低传统重力分选粒度下限,提高分选效率,但目前应用的离心流化分选机均为间断式排料设备,难以连续运行。本文开发了一种新型离心流化连续分选机,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)与离散单元法(discrete element method, DEM)双向耦合技术对连续分选过程进行研究。采用Fluent研究了分选机内流场特征,通过Fluent与EDEM耦合研究了不同密度的颗粒在离心连续分选机内的运动分离过程。结果表明：液相在连续分选机螺旋槽内能够形成较厚的流膜,并延长了液相在分选过程中的运动路径,提高了物料分层分离时间,强化了物料按密度分离。利用新型离心连续分选机,能够有效实现离心连续分选。     

回转窑内二元颗粒物料的径向混合

研究了颗粒尺寸差异和密度差异对二元物料在回转窑内混合的影响. 采用离散单元法建立颗粒物料的运动模型,模拟滚落运动模式下二元物料在回转窑内的径向混合过程;通过颗粒接触数定义混合程度评价指数,结合Hong的渗流与凝聚竞争理论分析颗粒体积比σ和密度比η对二元物料混合程度的影响. 结果表明:增大体积比σ会增强渗流作用,增大密度比η会增强凝聚作用,无论渗流或凝聚占据主导作用,均会导致物料在混合过程中产生径向分离,使混合程度降低;对σ与η进行配置后,可以使渗流与凝聚两种机理彼此平衡,达到物料混合均匀的目的;物料的渗流-凝聚平衡曲线中,σ与η呈幂函数关系.     

中心口锥底料罐中离散颗粒卸料特性的实验与仿真研究

为了研究颗粒物料在中心口圆锥底料罐中的卸料特性,采用离散单元法建立颗粒力学模型,在EDEMTM软件平台上构建半罐模型进行仿真分析,并通过实验来检测其精度。在此基础上进行整罐卸料仿真,研究料罐半锥角、颗粒形状和材质等因素对卸料过程的影响。结果表明,所建的离散单元力学模型和仿真模型比较准确地描述了颗粒卸料过程;随着料罐半锥角的减小,颗粒间的挤压力逐渐增大,颗粒轴向速率逐渐加快,相应缩短了卸料时间;球形颗粒密度越大时,颗粒间挤压力越大,卸料速率也越高;与球形颗粒相比,立方体颗粒间的挤压力更大,其在卸料口处的轴向速率相对较慢,所需卸料时间更多。     

筒仓侧压力的颗粒流数值模拟

本文采用基于离散单元法的颗粒流程序建立了一种筒仓缩尺模型,首先对筒仓缩尺模型进行了静态侧压力的数值模拟,并把模拟结果与原型筒仓的Janssen计算值进行了比较;接着在静态侧压力符合的基础上,对该模型筒仓进行了卸料过程的模拟,并得出筒仓卸料时的动态侧压力值的变化情况和最大动态侧压力值及超压来数的大小.     

对三柱体绕流流场和压力场的研究

采用边界元方法对三柱体绕流问题进行了研究,得到了速度场、内点的压力场及边界的压力分布;为了提高计算的精度,在边界积分离散化时采用线单元法,并用混合单元法对边界角点进行了处理,计算表明结果是合理的。     

黏性与非黏性颗粒在流化床中的气泡行为模拟

运用离散单元法对黏性与非黏性D类颗粒在气-固流化床中的气泡行为进行研究,分析了气泡在流化床内的产生、长大过程以及黏性力对气泡产生的影响.结果表明:流化速度将影响气泡的产生,而黏性力的作用将推迟气泡的产生;与非黏性颗粒相比,D类黏性颗粒在流化过程中所产生的气泡尺寸减小,上升速度变慢,气泡周围的压力增大、运动速度减小;另外,气泡周围的压力和颗粒运动速度对黏性力较为敏感.     

钢筋砼大直径群仓仓壁的内力计算

本文对一组大直径群仓,考虑到筒仓之间相互约束影响的作用,特别是在星仓装载时,其内力计算应与单仓有所区别。根据空间弹性理论,采用有限元计算方法,分别计算了群仓在不同装载方式下的内力,分析探讨群仓协同工作时的最危险应力区域,并与按单仓设计时内力进行比较,从而对群仓仓壁的强度设计提供了一种计算方法。     

仓顶对筒仓计算结果的影响分析

目前在筒仓设计过程中没有一套完整和实用的能考虑边缘效应的内力计算方法,大部分圆形筒仓均按无矩理论计算薄膜内力,并对边缘附近进行内力验算。在设计和研究时,许多学者忽略仓顶对筒仓计算结果的影响。文章采用有限元计算软件ANSYS对筒仓进行模拟分析,结果表明:对桁架梁形式的筒仓,考虑仓顶时能减少仓壁的环向应力和法向位移,但影响幅度不大,故在筒仓设计和分析时可以忽略仓顶对仓壁内力的影响。     

Computer simulation of flow fields for quenching medium

Using finite element method (FEM), the complex flow fields of quenching medium in a quenching tank are calculated for the cases with and without a work-piece in it. The influence of the flow homogenization device on the flow fields is studied. The computer simulation results are in consistency with the actual measurement results. According to the simulated results, the structure of the quenching tank and the flow homogenization device are optimized and more uniform flow fields are obtained.     

过流阻水建筑物在二维平面水动力数值模拟中的处理方法

基于实际过流阻水建筑物的过流特性,利用内边界法、等效过流糙率修正法和等效过流地形修正法修正过流能力,以达到与真实过流特征等效的目的。通过应用于二维水动力数值水槽模型,比较分析3种方法在恒定流和非恒定流条件下的水位及流速计算效果。结果显示,内边界法和等效过流糙率修正法能如实反映过流阻水建筑物的过流和周围区域的流场特征,等效过流地形修正法因局部地形变化,模拟的流速和水位发生突变,误差相对较大。     

组合式双螺杆挤出机中三维等温流动的数值研究

采用有限元软件POLYFLOW,对聚合物熔体在ZSK60组合式啮合同向双螺杆挤出机3种不同构型的组合螺杆中的三维等温流动进行了数值模拟. 分析并比较了组合螺杆的熔体输送特性、速度场和剪切速率场分布规律. 根据拟稳态假设以及双螺杆转动过程的周期性,计算了双螺杆转动180°的流场,在此基础上,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中物料的流动形态和动态混合过程进行了可视化模拟. 模拟结果与前人的实验研究结论一致. 采用数值模拟可以对聚合物熔体在组合螺杆中的复杂流动形态作更为深入的剖析.     

颗粒材料力学特性的数值模拟

针对颗粒介质特殊的力学特性,研究了二维颗粒堆积体中力的传递与分布,应用离散元理论建立数值模拟模型,并计算了堆积体中的接触力.结果表明,计算结果与物理试验现象较为吻合,在模拟中同时反映了颗粒介质中的拱效应和双峰现象.     

铝电解槽磁流体的两相模拟及其界面追踪

采用商业软件ANSYS与CFX相结合的方法,运用有限元及有限体积法与两相流模型对300 kA铝电解槽导电磁流体的铝液、电解质两相湍流流动进行研究,并耦合VOF算法追踪铝液界面波动,模拟计算正常工况及角部换极下的稳态流场。研究结果表明:铝液流场基本呈现为2个大的漩涡,流场计算值与测试值比较接近;而在角部阳极更换后铝液中水平电流密度显著增大;在新阳极下方的铝液中形成较大速度涡旋,对流场的较大扰动导致界面波动幅度增加,极距减小;通过适当提升新极安装高度可增强磁流体的稳定性。     

热污水表面侧排的近区特性

为了正确预测热污水排放在受纳水域的掺混扩散规律，采用考虑浮力的雷诺应力紊流模型（RSM）对不同排放口长宽比的情况进行了三维紊流数值模拟，应用颗粒成像系统（PIV）和红外热像仪系统测得的热污水表面横向侧排试验流场和温度场作为验证．计算结果和试验结果吻合较好，表明所采用的三维紊流数学模型具有较高的精度．排放口长宽比对热污水表面侧排近区特性有较大的影响，并且扩散宽度和排放口的长宽比具有良好的相关关系．     

基于水气两相流的水布垭电站泄洪雾化有限元分析

泄洪雾化实际上是水气两相流体混合运动的过程。笔者从描述流体运动的质量守恒以及动量守恒方程出发,建立描述泄洪雾化的数学模型,采用有限元法求解模型。求解过程中采取了相应的非线性项求解策略,解决了求解过程中的数值收敛性与稳定性问题。通过与传统的方腔驱动流动算例进行对比,验证了模型的正确性。根据水布垭电站溢洪道及河谷地形地貌建立了三维有限元计算网格,并对其泄洪过程进行了数值模拟,通过与泄洪实测数据对比发现,该数值方法对泄洪雾化过程中的风场、雨场具有较强的预测能力。     

Computer Simulation of Turbulent Flow through a Hydraulic Turbine Draft Tube

Based on the Naviev-Stokes equations and the standard κ-ε turbulence model, this paper presents the derivation of the governing equations for the turbulent flow field in a draft tube. The mathematical model for the turbulent flow through a draft tube is set up when the boundary conditions, including the inlet boundary conditions, the outlet boundary conditions and the wall boundary conditions, have been implemented. The governing equations are formulated in a discrete form on a staggered grid system by the finite volume method. The second-order central difference approximation and hybrid scheme are used for discretization. The computation and analysis on internal flow through a draft tube have been carried out by using the simplee algorithm and cfx-tasc flow software so as to obtain the simulated flow fields. The calculation results at the design operating condition for the draft tube are presented in this paper. Thereby, an effective method for simulating the internal flow field in a draft tube has been explored.