新型谷物清选装置中气固两相流的数值模拟和试验研究

发布时间：2022-11-05 01:41

　　本文介绍了谷物清选装置的国内外研究状况，针对目前在清选装置设计和研究上存在的几点问题，提出了一种新型的贯流式谷物清选装置，并且设计和制造了样机。这款新型的清选装置有三个主要特点：一是配置了一个喇叭形扩展通道，该通道既保证了清选室侧面尺寸与出风口尺寸一致，使气流进入清选室时在垂直于气流速度的整个清选室端面上均匀分布，又增强了气流的速度；二是采用了贯流式风机作为风源，该风源产生的气流在风机的轴向上均匀分布；三是设计了两个相向转动的喂料辊，使得进入清选室内的谷物呈均匀的薄层状，这样就保证了大部分难风选的短茎秆在进入清选室时其轴向与风向垂直，使短茎秆与谷粒尽快分离。在纯气流运动时，对扩展通道和清选室内的气流运动状态和分布规律进行研究。基于 气相k－ε湍流模型，建立气体的运动方程式和边界条件，模拟气体的流动，得到了扩展通道和清选室内气流场的运动速度及其分布规律。引入了离散单元法，建立了离散单元颗粒的力学模型，推导出了颗粒之间的接触力计算方程和颗粒模型的运动方程。基于计算流体力学－离散单元法（CFD-DEM）联合仿真清选室内气固两相流模型，采用SIMPLE方法对流体相进行模拟，采用颗粒轨道模... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 清选装置的发展现状
        1.2.2 谷物风选机理及数值模拟方法研究现状
    1.3 研究的目的和意义
    1.4 研究的主要内容
第二章 贯流式谷物清选试验台设计
    2.1 贯流式谷物清选装置的设计要求
    2.2 喂料辊设计
    2.3 驱动电机和变频器的选择
    2.4 气流扩展通道的设计
    2.5 风源设备的设计
        2.5.1 风机的分析和设计
        2.5.2 风机支架的设计
    2.6 高速摄影设备的选用
    2.7 贯流式谷物清选装置的样机组装
    2.8 本章小结
第三章 贯流式谷物清选装置内部流场数值模拟
    3.1 FLUENT软件概述
        3.1.1 FLUENT软件包的简介和组成
        3.1.2 FLUENT软件包的工程应用背景
    3.2 计算区域的结构和网格划分
        3.2.1 计算区域的结构和坐标设定
        3.2.2 气流扩展通道和清选室的网格划分
    3.3 清选装置中气流场数学模型的建立
    3.4 清选装置中气流场的模拟计算与结果分析
    3.5 本章小结
第四章 基于离散单元法的谷物清选气固两相流的模拟计算
    4.1 流体-颗粒系统的概述
    4.2 气固（液固）两相流技术发展状况
    4.3 CFD-DEM耦合方法
        4.3.1 DEM简介和EDEM软件介绍
        4.3.2 Fluent—EDEM耦合方案
    4.4 谷物清选过程气固两相流计算与分析
        4.4.1 计算区域和初始条件
        4.4.2 计算过程和设计
        4.4.3 计算结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 谷物清选过程物料运动轨迹试验
    5.1 试验物料
    5.2 风速的测定
    5.3 运动轨迹测定
    5.4 实验结果分析
        5.4.1 实际运动轨迹
        5.4.2 理论运动轨迹
        5.4.3 实验结果和理论结果的对比分析
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 对后续工作的建议
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3701685