散体颗粒碰撞参数的实验测量及模拟研究
发布时间：2022-04-26 20:55
散体颗粒物质是自然界最常见的物质之一,在工程中也具有广泛的应用,由于颗粒物质自身的形貌各异,其表现出的性质也有不同,同时由于颗粒之间和颗粒与壁面之间的碰撞,其运动过程远比单纯流体运动复杂,特别是颗粒与壁面的作用往往是影响过程工程设备安全和效率的重要因素。目前颗粒碰撞的实验研究有不少,大多数是借助精密测量仪器,进行单个颗粒的有限次实验测量,本文根据颗粒碰撞的运动学原理,设计了方便、简易、高效并且可以测量大量颗粒碰撞的实验装置,并且选用油菜籽颗粒,进行了测量实验,并在实验的基础上进行了数值模拟研究。主要研究内容如下:（1）采用相关实验装置对油菜籽颗粒的基本物理性质进行的测量与分析,得到了油菜籽颗粒三轴尺寸、球形度、密度、含水率、与铝合金板之间的静摩擦系数和油菜籽颗粒的堆积角。（2）采用自制实验装置对油菜籽和铝合金壁面的碰撞恢复系数进行了测量,实验得到恢复系数主要集中在0.4-0.8之间,并且分析了碰撞入射角、落料高度即碰撞入射速度、碰撞壁面厚度和碰撞壁面的粗糙度对颗粒与壁面碰撞恢复系数的影响。结果表明:碰撞入射角和落料高度对恢复系数的分布影响显著,碰撞入射角越小和落料高度越大,恢复系数分布...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 颗粒研究的常用模型
1.4 研究内容
第二章 散体颗粒基本参数的测量方法与实验
2.1 引言
2.2 测量内容与方法
2.2.1 三轴尺寸、球形度和等效粒径
2.2.2 含水率和密度
2.2.3 静摩擦系数
2.2.4 堆积角的测量
2.3 测试结果与讨论
2.3.1 三轴尺寸、球形度和等效粒径测量结果
2.3.2 含水率、密度测量结果
2.3.3 静摩擦系数测量结果
2.3.4 堆积角的测量结果
2.4 本章小结
第三章 散体颗粒碰撞恢复系数测量实验研究
3.1 碰撞恢复系数定义
3.1.1 运动学恢复系数
3.1.2 动力学碰撞恢复系数
3.1.3 能量恢复系数
3.2 实验台及实验步骤
3.3 恢复系数计算方法
3.4 碰撞入射角影响
3.4.1 不同碰撞入射角下恢复系数分布
3.4.2 不同碰撞入射角下平均恢复系数
3.5 落料高度影响
3.5.1 不同落料高度下的恢复系数分布值
3.5.2 不同落料高度下平均恢复系数
3.6 壁面厚度影响
3.6.1 不同壁面厚度下恢复系数分布
3.6.2 不同壁面厚度下平均值碰撞恢复系数
3.7 壁面粗糙度影响
3.8 碰撞冲量
3.9 本章小结
第四章 静散体颗粒碰撞的数值模拟研究
4.1 离散单元法介绍
4.1.1 硬球模型
4.1.2 软球模型
4.1.3 颗粒运动方程
4.2 EDEM软件介绍
4.3 EDEM模拟油菜籽颗粒与铝合金壁面碰撞
4.3.1 颗粒模型
4.3.2 几何模型
4.3.3 参数设定
4.3.4 颗粒工厂设定
4.4 模拟结果与分析
4.4.1 颗粒模型影响
4.4.2 落料高度影响
4.4.3 碰撞入射角影响
4.4.4 壁面粗糙度影响
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]油菜生产现状与问题分析[J]. 吴崇友,王积军,廖庆喜,王再虎,吴文科. 中国农机化学报. 2017(01)
[2]花生籽粒恢复系数及摩擦系数研究[J]. 陆永光,吴努,林德志,于昭洋,游兆延,胡志超. 江苏农业科学. 2016(09)
[3]花生荚果碰撞模型中恢复系数的测定及分析[J]. 陆永光,吴努,王冰,于昭洋,林德志,胡志超. 中国农业大学学报. 2016(08)
[4]恢复系数的不同定义及其适用性分析[J]. 李逸良,邱信明,张雄. 力学与实践. 2015(06)
[5]湿颗粒聚团碰撞解聚过程的离散元法模拟[J]. 焦杨,章新喜,孔凡成,刘海顺. 物理学报. 2015(15)
[6]软球模型在颗粒流全尺度模拟中的验证和分析[J]. 谭骏华,罗坤,樊建人. 浙江大学学报(工学版). 2015(02)
[7]油菜籽粒点面接触碰撞中恢复系数的测定及分析[J]. 黄小毛,查显涛,潘海兵,宗望远,陈辉. 农业工程学报. 2014(24)
[8]颗粒-壁面碰撞建模与数据处理[J]. 吴铁鹰,赵梦熊. 振动工程学报. 2014(04)
[9]电场作用下纳米颗粒与竖直壁面的碰撞效率[J]. 张凯,盛冰莹,秘晓静,严微微. 力学学报. 2014(04)
[10]多肥料变比变量施肥过程模拟与排落肥结构优化[J]. 苑进,刘勤华,刘雪美,张疼,张晓辉. 农业机械学报. 2014(11)
博士论文
[1]油菜小麦兼用型气力式精量排种系统及其机理研究[D]. 丛锦玲.华中农业大学 2014
[2]基于离散单元法的颗粒物质静动力学行为研究[D]. 朱纪跃.兰州大学 2013
[3]多相流颗粒运动特性的激光测试技术研究[D]. 吴学成.浙江大学 2007
硕士论文
[1]玉米籽粒的物理力学特性研究[D]. 周文秀.东北农业大学 2015
[2]小籽粒谷物散体力学性质研究及应用[D]. 刘晓.山西农业大学 2015
[3]电磁直推式油菜排种器研究[D]. 周琨.西南大学 2015
[4]非球形催化剂颗粒与构件壁面碰撞的数值研究[D]. 吕兆聪.浙江工业大学 2015
[5]石灰石颗粒磨损特性与机制研究[D]. 钱超然.重庆大学 2013
[6]煤灰颗粒与平板表面冷态惯性撞击机理研究[D]. 韩健.大连理工大学 2013
[7]固—液两相磨粒流中对于颗粒碰撞结构化表面的研究[D]. 王嘉琦.浙江工业大学 2012
[8]气固流化床内颗粒旋转与碰撞特性的实验研究[D]. 杨秋辉.浙江大学 2012
[9]集中型槽孔轮式油菜精量排种器设计及其破碎率试验研究[D]. 黄吉星.华中农业大学 2010
[10]壁面颗粒流运动的随机模型[D]. 刘帆.清华大学 2010
本文编号：3648717
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 颗粒研究的常用模型
1.4 研究内容
第二章 散体颗粒基本参数的测量方法与实验
2.1 引言
2.2 测量内容与方法
2.2.1 三轴尺寸、球形度和等效粒径
2.2.2 含水率和密度
2.2.3 静摩擦系数
2.2.4 堆积角的测量
2.3 测试结果与讨论
2.3.1 三轴尺寸、球形度和等效粒径测量结果
2.3.2 含水率、密度测量结果
2.3.3 静摩擦系数测量结果
2.3.4 堆积角的测量结果
2.4 本章小结
第三章 散体颗粒碰撞恢复系数测量实验研究
3.1 碰撞恢复系数定义
3.1.1 运动学恢复系数
3.1.2 动力学碰撞恢复系数
3.1.3 能量恢复系数
3.2 实验台及实验步骤
3.3 恢复系数计算方法
3.4 碰撞入射角影响
3.4.1 不同碰撞入射角下恢复系数分布
3.4.2 不同碰撞入射角下平均恢复系数
3.5 落料高度影响
3.5.1 不同落料高度下的恢复系数分布值
3.5.2 不同落料高度下平均恢复系数
3.6 壁面厚度影响
3.6.1 不同壁面厚度下恢复系数分布
3.6.2 不同壁面厚度下平均值碰撞恢复系数
3.7 壁面粗糙度影响
3.8 碰撞冲量
3.9 本章小结
第四章 静散体颗粒碰撞的数值模拟研究
4.1 离散单元法介绍
4.1.1 硬球模型
4.1.2 软球模型
4.1.3 颗粒运动方程
4.2 EDEM软件介绍
4.3 EDEM模拟油菜籽颗粒与铝合金壁面碰撞
4.3.1 颗粒模型
4.3.2 几何模型
4.3.3 参数设定
4.3.4 颗粒工厂设定
4.4 模拟结果与分析
4.4.1 颗粒模型影响
4.4.2 落料高度影响
4.4.3 碰撞入射角影响
4.4.4 壁面粗糙度影响
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]油菜生产现状与问题分析[J]. 吴崇友,王积军,廖庆喜,王再虎,吴文科. 中国农机化学报. 2017(01)
[2]花生籽粒恢复系数及摩擦系数研究[J]. 陆永光,吴努,林德志,于昭洋,游兆延,胡志超. 江苏农业科学. 2016(09)
[3]花生荚果碰撞模型中恢复系数的测定及分析[J]. 陆永光,吴努,王冰,于昭洋,林德志,胡志超. 中国农业大学学报. 2016(08)
[4]恢复系数的不同定义及其适用性分析[J]. 李逸良,邱信明,张雄. 力学与实践. 2015(06)
[5]湿颗粒聚团碰撞解聚过程的离散元法模拟[J]. 焦杨,章新喜,孔凡成,刘海顺. 物理学报. 2015(15)
[6]软球模型在颗粒流全尺度模拟中的验证和分析[J]. 谭骏华,罗坤,樊建人. 浙江大学学报(工学版). 2015(02)
[7]油菜籽粒点面接触碰撞中恢复系数的测定及分析[J]. 黄小毛,查显涛,潘海兵,宗望远,陈辉. 农业工程学报. 2014(24)
[8]颗粒-壁面碰撞建模与数据处理[J]. 吴铁鹰,赵梦熊. 振动工程学报. 2014(04)
[9]电场作用下纳米颗粒与竖直壁面的碰撞效率[J]. 张凯,盛冰莹,秘晓静,严微微. 力学学报. 2014(04)
[10]多肥料变比变量施肥过程模拟与排落肥结构优化[J]. 苑进,刘勤华,刘雪美,张疼,张晓辉. 农业机械学报. 2014(11)
博士论文
[1]油菜小麦兼用型气力式精量排种系统及其机理研究[D]. 丛锦玲.华中农业大学 2014
[2]基于离散单元法的颗粒物质静动力学行为研究[D]. 朱纪跃.兰州大学 2013
[3]多相流颗粒运动特性的激光测试技术研究[D]. 吴学成.浙江大学 2007
硕士论文
[1]玉米籽粒的物理力学特性研究[D]. 周文秀.东北农业大学 2015
[2]小籽粒谷物散体力学性质研究及应用[D]. 刘晓.山西农业大学 2015
[3]电磁直推式油菜排种器研究[D]. 周琨.西南大学 2015
[4]非球形催化剂颗粒与构件壁面碰撞的数值研究[D]. 吕兆聪.浙江工业大学 2015
[5]石灰石颗粒磨损特性与机制研究[D]. 钱超然.重庆大学 2013
[6]煤灰颗粒与平板表面冷态惯性撞击机理研究[D]. 韩健.大连理工大学 2013
[7]固—液两相磨粒流中对于颗粒碰撞结构化表面的研究[D]. 王嘉琦.浙江工业大学 2012
[8]气固流化床内颗粒旋转与碰撞特性的实验研究[D]. 杨秋辉.浙江大学 2012
[9]集中型槽孔轮式油菜精量排种器设计及其破碎率试验研究[D]. 黄吉星.华中农业大学 2010
[10]壁面颗粒流运动的随机模型[D]. 刘帆.清华大学 2010
本文编号：3648717
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