用颗粒离散元法模拟筛分过程
基于离散元法的往复振动筛筛分效果研究
基于离散元法的往复振动筛筛分效果研究王中营;任宁;武文斌;李永祥【摘要】为寻找往复振动筛的最佳筛分参数，采用三维离散元软件PFC3 D研究了筛分参数对筛分效果的影响规律。
结果表明：筛上物输送量随振动频率、振幅和筛面倾角的增加均呈递增关系，随振动方向角的增加先增加后下降，在30°时达到最大值；筛分效率随振动频率、振幅和筛面倾角的增加是先递增后下降，振动频率和振幅对筛分效率的影响最为显著，筛分效率随振动方向角的增加分别在35°和45°时经历了2个峰值；综合考虑筛分效率和筛上物输送量，振动频率取为14Hz、振幅为3．5mm、振动方向角为35°及筛面倾角为10°～12°时，振动筛可以取得较好的筛分效果。
%In order to find the best screening parameters of reciprocating vibrating screen, the effects of screening param-eters on the screening effect were researched based on the three-dimensional discrete element software PFC3 D.Results shown that, conveying capacity of the oversize product increased as the vibration frequency, amplitude, screen surface inclination increased.Conveying capacity of the oversize product first increased and then decreased with the screen sur-face inclination increased, the maximum was occurred at 30°.Sc reening efficiency firstly increased and then decreased with the vibration frequency, amplitude, screen surface inclination increased.The effect of vibration frequency and am-plitude on the screening efficiency was most significant.With the increase of vibrating direction angle, the screening effi-ciency experienced two peak at 35°and 45°respectively.Considering the screening efficiency and production efficiency, vibration frequency is 14Hz, amplitude is 3.5mm,vibrating direction angle is 35°and screen sur face inclination is 10-12°, the vibrating screen can get a good screening effect.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P33-38)【关键词】离散元;散体颗粒;振动筛;透筛率;数值模拟【作者】王中营;任宁;武文斌;李永祥【作者单位】河南工业大学机电工程学院,郑州,450007;河南工业大学机电工程学院,郑州,450007;河南工业大学机电工程学院,郑州,450007;河南工业大学机电工程学院,郑州,450007【正文语种】中文【中图分类】S226;TS210.3往复振动筛在粮食、煤炭、冶金、建材、医药和化工等领域获得广泛应用。
筛煤机筛分过程中的筛分过程数值模拟
筛煤机筛分过程中的筛分过程数值模拟筛煤机是煤矿生产中常用的一种设备，用于将原煤进行筛分，分离出不同粒度的煤炭产品。
在筛煤机的运行过程中，筛分过程的数值模拟对于优化筛分效果、提高生产效率具有重要意义。
本文将对筛煤机筛分过程中的数值模拟进行探讨，以期为煤矿生产提供技术支持和参考。
筛煤机的筛分过程主要包括进料、筛分和出料三个阶段。
在进料阶段，原煤由料仓经皮带输送到筛煤机上，均匀地分布在筛面上；在筛分阶段，筛煤机通过振动筛面，使原煤按照不同粒度通过筛孔，实现筛分作业；最后，在出料阶段，筛分后的煤炭产品被分别输送到不同的料仓或输送带上，以供下游工序使用。
数值模拟是通过计算机软件对筛煤机筛分过程进行仿真模拟，从而得到筛分过程中的各项参数和性能指标。
通过数值模拟，可以实现对筛煤机的优化设计和工艺参数的调整，提高筛分效率和产品质量。
数值模拟主要包括流体力学模拟、离散元模拟和有限元模拟等方法。
在流体力学模拟中，通过建立筛煤机筛分过程的流体动力学模型，考虑原煤在筛面上的流动特性和筛分过程中的阻力、压力等因素，对筛分效果进行评估和优化。
离散元模拟则是将原煤粒子建模为离散的颗粒，考虑其在筛分过程中的相互作用和碰撞，从而分析筛孔堵塞、煤粒跳跃等现象。
有限元模拟则是基于结构力学原理，考虑筛煤机结构的变形和振动特性，对筛分过程中的结构响应进行分析和优化。
通过数值模拟，可以对筛煤机的筛分过程进行全面、深入的研究，为优化筛分工艺、提高筛分效率提供科学依据和技术支持。
然而，数值模拟也面临着模型建立的复杂性、计算精度的要求以及计算资源的限制等挑战，需要综合考虑各种因素，进行合理的模拟设计和参数设置。
总的来说，筛煤机筛分过程中的数值模拟是一项复杂而重要的工作，对于提高煤炭生产的效率和质量具有重要意义。
随着计算机技术和仿真方法的不断发展，相信数值模拟在筛煤机领域的应用将会越来越广泛，为煤矿生产带来更大的技术进步和经济效益。
单层香蕉筛筛面上颗粒流的离散元法模拟
单层香蕉筛筛面上颗粒流的离散元法模拟一、引言二、离散元法简介1.离散元法的定义2.离散元法的基本原理三、单层香蕉筛筛面上颗粒流的离散元法模拟1.单层香蕉筛筛面上颗粒流的特点2.离散元法模拟的步骤及方法a.建立模型和初始条件b.计算颗粒之间的相互作用力和受力情况c.更新颗粒位置和速度信息d.重复计算直到达到设定条件为止四、模拟结果分析与讨论1.颗粒流速度分布图谱分析2.颗粒流密度分布图谱分析五、结论与展望一、引言随着科技和工业化水平的不断提高，人们对于物料处理过程中效率和质量的要求也越来越高。
而香蕉筛是一种常用于物料筛选和分级的设备，其在各种行业中得到了广泛应用。
为了更好地了解香蕉筛在物料处理中的性能表现，需要进行相关研究。
本文将介绍一种基于离散元法的单层香蕉筛筛面上颗粒流的模拟方法，通过对颗粒流的速度和密度分布进行分析，探讨香蕉筛在物料处理中的性能表现。
二、离散元法简介1.离散元法的定义离散元法（Discrete Element Method，DEM）是一种用于模拟颗粒运动和相互作用力的数值计算方法。
它将颗粒看作是一个个独立的实体，通过计算颗粒之间的相互作用力和受力情况，来模拟颗粒运动和变形过程。
2.离散元法的基本原理离散元法基于牛顿第二定律和能量守恒原理，通过建立颗粒之间相互作用力和受力情况的数学模型，来模拟颗粒运动和变形过程。
其中，牛顿第二定律描述了物体在受到外力作用时所产生的加速度与所受合外力之间的关系；能量守恒原理描述了物体在运动过程中所涉及到的能量转化与守恒关系。
三、单层香蕉筛筛面上颗粒流的离散元法模拟1.单层香蕉筛筛面上颗粒流的特点单层香蕉筛是一种常用于物料筛选和分级的设备，其主要特点包括：（1）筛面为弧形，具有一定的倾角和振动频率；（2）物料在筛面上呈现出一定的速度和密度分布；（3）物料在筛面上受到重力、惯性力、阻力等多种作用力。
2.离散元法模拟的步骤及方法基于离散元法对单层香蕉筛筛面上颗粒流进行模拟，需要进行以下步骤：a.建立模型和初始条件首先需要建立颗粒之间相互作用力和受力情况的数学模型，并确定初始条件，包括颗粒质量、形状、大小、密度等参数以及筛面倾角、振动频率等操作参数。
基于EDEM-Fluent耦合的钙果风筛式清选装置仿真与试验
第11卷第1期 2021年1月农业工程Agricultural EngineeringVol. 11 No. 1J a n.2021基于E D E M_F lu e n t耦合的钙果风筛式清选装置仿真与试验吴楠，贺俊林，刘少华，何永强(山西农业大学农业工程学院，山西晋中030801 )摘要：针对钙果收获装置作业后钙果含杂率高的问题，设计了一种钙果风筛式清选装置。
运用E D E M-F l u e n t耦合方法，以风速、振动筛振幅和振动频率为试验因素，钙果的清洁率和损失率为评价指标，对清选过程进行了仿真分析，并依据仿真结果进行台架试验。
仿真分析与台架试验表明，随着风速、振动筛振动频率与振幅的增加，钙果清洁率先增大后减小，损失率一直增加。
最优工作参数组合为风速10 m/s、振幅10 m m和振动频率9 H z，最优工作参数组合条件下的钙果清洁率96.3%，损失率3. 4%。
研究表明，EDEM-F l u e n t耦合仿真的运用有助于钙果清选研究，研究结果可为钙果清选装置的设计与优化提供理论依据。
关键词：钙果；清选装置；E D E M-F lu e n t;台架试验中图分类号：S225 文献标识码：A文章编号：2095-1795(2021)01-0082-06Simulation and Experiment of Air Screen Cleaning Device forC e r a s u s h u m ilis Based on EDEM-Fluent CouplingWU Nan,HE Junlin,LIU Shaohua,HE Yongqiang(College o f Agricultural Engineering, Shanxi Agricultural University，Jinzhong Shanxi 03080J , China)A b stract：In order to solve problem of high impurity rate of Cerasus humilis after operation of Cerasus humilis harvesting unit, a kind of air screen cleaning device for Cerasus humilis was designed. With coupling method of EDEM-Fluent, cleaning process was simulated and analyzed by taking vibration am plitude, frequency and wind speed as experimental factors, cleaning rate and loss rate of Cerasus humilis as evaluation indexes, and cleaning device were tested according to simulation results. Simulation a- nalysis and bench test showed that with increase of wind speed, vibration frequency and am plitude, cleaning rate of Cerasus humilis firstly increased but then d ecreased, and loss rate always increased. Optimal operating param eter combination was wind speed 10 m/s, amplitude 10 mm and vibration frequency 9 Hz. Under optimal operating param eter combination, cleaning rate of Cerasus humilis was 96. 3%, and loss rate was 3. 4% . Study indicated that application of EDEM-Fluent coupling simulation was helpful to research of Cerasus humilis cleaning. Study results could provide a theoretical basis for design and optimization of device for Cerasus humilis cleaning.K eyw ords：Cerasus humilis, cleaning device, EDEM-Fluent, bench test〇引言钙果，学名欧李，富含钙元素，营养含量高[^。
颗粒分层和渗透线性振动筛的离散单元法
颗粒分层和渗透线性振动筛的离散单元法摘要模拟分层和渗透进行了一系列的结构参数,包括屏幕宽度、孔径大小、倾角、线径。
离散单元法(DEM)是用于模拟。
术语定义分层和渗透和细粒子浓度的变化进行了探讨。
细粒率相关的数学模型,使用最小二乘法建立了。
结构参数对细粒率的影响进行了分析。
分层和普及率正在讨论考虑细粒率的时间导数。
结论:增加倾向或焊丝直径粒子发生有积极影响;最优屏幕宽度是40毫米的颗粒分层;倾角有负面影响渗透;焊丝直径和屏幕宽度的影响普及率是微不足道的。
关键字细粒率 ; 分层 ; 渗透 ; 结构参数1。
介绍分层和渗透过程中出现的两个主要过程,粒子筛选。
初筛分,这两个过程发生立即但有改变粒子沿着屏幕的长度成比例。
在以往的研究中,分层定义为微粒通过大颗粒形成粒子隔离层。
粒子通过光阑的过程成为筛下粒子定义为渗透。
本文着重于研究微粒的运动在分层和渗透。
筛选由两个区域组成:“拥挤”地区和地区“分离”[1] 和[2] 。
这类似于分层和渗透的过程。
分层与不同粒径振实的床上,和运输的材料层,底部的研究[3] 。
早期作品探索了粒子属性和它们对分层的影响和渗透。
这些属性包括形状、大小和粒度分布。
几种建立了一个模型来解释材料加载和粒度分布的影响,分层和分离[4] 。
他解释说微粒的影响,和材料层厚度、分层率和粒子通过光阑。
Rosato 和国描述至关重要的离散颗粒运动对筛分效率的影响,并识别出谷物隔离发生在物质层和颗粒的方法,最终通过孔径尺寸过小[5] 和[6] 。
汗尝试用砂粒子的二元混合物[7] 。
劳伦斯和Beddow决定了颗粒形状和密度对分层的影响在一个模具[8] 。
Rao影响分层过程提出了几个因素,如颗粒大小、形状和密度[9] 。
分层和渗透的过程,也研究了振动参数和屏幕的长度。
•屏幕长度划分为三个区域,探讨了分层现象和渗透在这三个地区[10] 。
李研究粒子床深度的影响渗透检测操作屏幕上的长度[11] 。
李肇星还将屏幕长度分为十个部分,然后检查粒子穿过孔的数量在这些不同地区沿着屏幕[12] 。
土体颗粒破裂过程离散元模拟的新方法
土体颗粒破裂过程离散元模拟的新方法董爱民;蒋国盛【摘要】土体颗粒的破碎对土体的宏观变形和强度性质有重要影响.数值模拟方法是研究土体颗粒破碎机理的重要手段.采用离散元数值软件PFC模拟土体颗粒的破碎.首先利用PFC内置Fish语言编写颗粒破坏准则,使得单个颗粒在满足破坏函数时破裂成为多个粒径更小的颗粒,从而实现PFC中颗粒的可破碎性,降低了传统方法“团聚颗粒”模拟颗粒破碎时建模和参数选取的复杂性.随后运用Fish编写的程序模拟土体在单轴压缩条件下颗粒破碎的过程;并对土体颗粒破碎特征进行分析.分析可知:颗粒破碎随着加载进行逐步从土体上部向下发展;土体中颗粒的破碎现象在空间上并不均匀发生,主要集中在试样的上部;加载过程中试样孔隙率的变化可以分为两个阶段,第一个阶段与颗粒的位置调整相关;而第二个阶段则与颗粒破碎相关,且第二阶段变化更为明显.颗粒破碎最终导致土体颗粒的粒径分布更为不均匀,最终形成级配较好的土体;但试样初始阶段的颗粒仍然为土体的主要成分.模拟结果与室内试验的部分成果比较,模拟结果与试验观察到的破裂现象基本一致,表明运用新方法模拟颗粒破碎过程合理、可行.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)025【总页数】5页(P277-281)【关键词】土体;颗粒破碎;破碎过程;数值模拟;PFC【作者】董爱民;蒋国盛【作者单位】中国地质大学工程学院,武汉430074;中基发展建设工程有限责任公司,北京100024;中国地质大学工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TU43土体在各类动静荷载的作用下容易产生颗粒破裂，而颗粒破裂会导致工程对象的变形性能和渗透性质发生变化，且使得土体的各种力学性质随着颗粒的破碎产生非线性的变化［1，2］，最终会影响工程结构的稳定和安全。
因此，研究土体颗粒的在荷载作用下的破裂过程和机理十分重要。
国内外许多学者基于室内试验对影响颗粒破碎的影响因素及其对材料宏观性质的影响进行了研究。
颗粒物料输送过程运动特性的离散元模拟
颗粒物料输送过程运动特性的离散元模拟刘瑜;周甲伟;张晓玲【摘要】为揭示颗粒物料输送过程中的运动规律以及卸料轨迹的影响因素,采用离散单元法建立胶带输送机运输模型,对颗粒物料的输送和抛射行为进行模拟.通过颗粒物料输送过程的运动速度和抛射轨迹分析发现:颗粒在胶带输送机上的运动分为加速、抛射和碰撞3个阶段,颗粒在碰撞阶段与挡板和其他颗粒发生多次碰撞,使其速度和方向不断改变,是影响颗粒卸料落点的主要因素;颗粒物料按照入料顺序分为入料初期颗粒、入料中间颗粒和入料末期颗粒,入料中间颗粒在抛射和碰撞反弹阶段都会受到其他颗粒的干扰,其卸料轨迹和落点存在较大差异,碰撞过程中能量损失较大,是影响输送效率的重要原因.【期刊名称】《图学学报》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】7页(P896-902)【关键词】颗粒物质;输送;离散元;运动规律;碰撞【作者】刘瑜;周甲伟;张晓玲【作者单位】河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TH222颗粒物质作为不同于固体、流体和气体的物质形态在自然界中广泛存在[1-3]，如矿石、粮食、泥沙、药品等。
此类物质具有复杂的物理性质，其输送在矿山、冶金、农业、制药以及环境科学等多个方面都有应用，是颗粒物质的主要研究方向之一。
何吉春和潘桂如[4]对旋转综采工作面带式输送机的转弯进行改造，采用在转弯处进行内曲线抬高及安装调向托辊的方法实现带式输送机在转向地点的平缓过渡。
朴香兰和郭越[5-6]用离散单元法对转运站固体物料颗粒的运动进行数值模拟，得到颗粒运动过程中接触力及动能的变化规律，并指出挡板设置只对动能、摩擦能和应变能有影响。
刘金萍和王磊[7]对抛物线卸料轨迹的绘制进行阐述，指出带式输送机卸料轨迹对保证胶带安全经济运行具有重要意义。
胶带输送机是目前最常用的输送设备[8-10]，而颗粒物料的运动特性对胶带输送机的输送效率和效果等具有较大影响。
模拟颗粒流动的离散元方法及其应用
第 23 卷第 4 期 2003 年 4 月
知识介绍
模拟颗粒流动的离散元方法及其应用
武锦涛 陈纪忠 阳永荣
( 浙江大学材料与化工学院 ,浙江 杭州 310027)
摘要 : 介绍了离散元 (DEM) 方法的基本原理 、 颗粒运动控制方程和颗粒相互作用力的数学模型 。综述了 DEM 在流化床和 固定床反应器 ,以及一些单元操作如料仓卸料过程 、 混合过程等中的最新应用和研究结果 , 表明 DEM 能够反映过程的本质机 理 ,可以利用基本的数据模拟复杂的颗粒流动系统 。最后指出了 DEM 发展中亟待解决的问题 。 关键词 : 离散元方法 : 颗粒流动 ; 数值模拟 中图分类号 :TQ018 文献标识码 :A 文章编号 :0253 - 4320 (2003) 04 - 0056 - 03
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图1 颗粒接触力 根据研究对象和目的的不同 , 采用的颗粒接触 力模型也就有所不同 , 一般常见的有 Hooke 定律 、 Hertz 理论等 ,主要是式 ( 3 ) 、 式 ( 4 ) 中的 Kn 、 Ks 等的 计算方法不同 。Langston 等 [3 ] 利用连续势能来描述 颗粒的相互作用力 ,可以确保 DEM 算法在比较大的 时间步长情况下也有很好的稳定性 。Zhang 等[4 - 5 ] 改进了切向应力的模型 , 在他们的模型中根据切向 应力的变化情况来计算 Ks 。另外 , Kafui 等 [6 ] 在其文 章中介绍了 J KR 模型 ,它是将表面能引入到 Hertz 模 型中 。
Method and application of discrete element model for granular flow
单层香蕉筛筛面上颗粒流的离散元法模拟
单层香蕉筛筛面上颗粒流的离散元法模拟引言香蕉筛是一种常用的筛分设备，用于在工业生产中对颗粒物料进行筛分。
对于颗粒物料在筛网上的行为进行研究，能够帮助我们了解筛分过程中的物料分布规律、筛分效率和筛分质量的影响因素等。
离散元法作为一种数值模拟方法，能够模拟颗粒物料的运动和相互作用过程，为研究香蕉筛筛分过程提供了有效的工具。
离散元法介绍离散元法（Discrete Element Method，DEM）是一种基于颗粒物料离散表示的数值模拟方法。
它将颗粒物料看作是由大量离散的颗粒单元组成，每个颗粒单元都有自己的位置、速度、质量和形状等属性。
通过对颗粒单元之间的相互作用和与边界的碰撞等过程进行模拟，可以研究颗粒物料的整体运动规律和局部行为。
颗粒流模拟的基本步骤1.颗粒模型的建立：选择合适的颗粒模型，确定颗粒的物理性质和几何形状等参数。
2.边界条件的设定：设定筛网的几何形状和边界条件，包括筛孔尺寸、筛网的倾角和振动频率等。
3.颗粒间相互作用力的计算：根据颗粒的运动状态和形状等属性，计算颗粒之间的相互作用力，包括接触力、摩擦力和颗粒间的相互作用力等。
4.运动方程的求解：根据牛顿第二定律和运动学方程，求解颗粒的位移和速度等参数。
5.边界条件的更新：根据筛网的振动频率和筛网下料口的位置等信息，更新筛网的边界条件，使得颗粒在筛网上的位置和速度发生变化。
6.结果分析和展示：根据模拟结果，分析颗粒在筛分过程中的运动规律和分布情况，评价筛分效果和筛分质量的影响因素。
香蕉筛筛分过程的离散元法模拟在进行香蕉筛筛分过程的离散元法模拟时，可以按照以下步骤进行：1. 颗粒模型的建立根据实际颗粒物料的物理性质和几何形状，选择合适的颗粒模型进行建立。
例如，可以使用球形颗粒模型，将颗粒看作是一系列的球体粒子。
2. 边界条件的设定设定香蕉筛的几何形状和边界条件，包括筛孔尺寸、筛网的倾角和振动频率等。
这些边界条件对于颗粒在筛网上的运动轨迹和速度等有重要影响。
基于CUDA技术的振动筛离散颗粒运动仿真
基于CUDA技术的振动筛离散颗粒运动仿真胡斌星;黄亚宇【摘要】在以往筛分过程中,对筛分效率和透筛率的计算均采用传统的和基于概率统计的方法.本文基于离散元理论,采用CUDA技术,利用GPU高并行度、多线程、强大计算能力和极高存储器带宽的特点,模拟大规模颗粒在筛分过程中的运动情况.在此基础上,寻找对离散元数值计算的可行方法,并改进程序,使其能高效地模拟颗粒运动,为相关结构的改造提供依据.%In the past,during the process of screening,the screening efficiency and sieving rate calculations all took traditional way that based on the probability and statistics ing CUDA technology which has characteristics of high degree of parallelism,multithreading,powerful computing capability and high memory bandwidth and discrete element method,it is convenient to simulate the movement of massive particles in the process of screening.On the basis of previous works,the feasible way of discrete element numerical calculation methods can be found and efficient simulation of particle movement could be designed in order to provide a basis for the future transformation.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P1-3)【关键词】筛分;CUDA;并行;数值计算【作者】胡斌星;黄亚宇【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TP391.9颗粒物质是由大量离散的固体颗粒互相作用而组成的复杂体系，其中颗粒间接触力占主导地位，颗粒热运动和流体作用微弱。
振动筛分之颗粒离散元法
振动筛分之颗粒离散元法下文就请人从众振动筛专家给我们讲解一下离散元法在振动筛中的应用：以下简称DEM。
是20世纪70年代发展起来的用来计算散体介质系统(干散体、湿散体或两相悬浮体)的力学行为的一种数值方法，在英文文献中，还有学者把它称为粒子动力学方法。
其基本思想是把所研究的物体(或介质)离散为独立的“单元”或“粒子”，相邻的“单元”之间存在某种或几种作用力，“单元”的运动受牛顿第二定律的支配，通过跟踪每个“单元”的微观运动可以得到模拟对象的力学、热学、物理学或化学的状态分布及演化规律。
这种方法最初是为解决岩块系统的运动问题而提出来的，经过30余年的发展．目前已在岩土工程、采矿工程、水利水电工程、冶金、化工、制药、农业、食品、矿物加工、交通运输等领域得到了成功的应用，取得了一些令人瞩目的研究成果，从而越来越受到工程界的重视。
1离散元法的发展概况一般认为离散元法是1971年由cundau最先提出并应用于岩石力学的”。
，实际上．用这种概念处理离散介质的思想早在1968年就有人提出。
到1974年，二维的程序趋于成熟，已有屏幕输出的交互会话功能，但是由于受计算机内存的限制，不少程序是用汇编语言写的。
1978年，有人扩充了DEM，使之可用于模拟变形块体；同年．技术人员开发了二维圆形块体的BALL程序．用于研究颗粒介质的力学特性(土力学)，所得结果与前人的光弹试验结果一致。
2颗粒离散元法在散体物料处理方面的应用散体物料处理(颗粒技术)包括分选、分缓、破碎、装填、压制、存储、运输、混台、凝聚、造粒、流态化等过程在日业、医药、食品、化工、环境等领域的应用极为广泛，自然界中的风蚀、雪崩、混石流、沙尘暴等现象也是典型的散体过程颗粒DEM在上述领域均有应用。
．1颗粒流动的研究对颗粒流动过程进行模拟是颗粒DEM应用较早和较为广泛的一个领域，如料仓卸料这一典型的散体流动现象。
DEM出现后．Langston就采用它对料仓料斗进行过系统研究，以后又有众多的研究者采用颗粒DEM对料仓卸料过程进行模拟。
不同筛面形式振动筛颗粒运移的DEM模拟
不同筛面形式振动筛颗粒运移的DEM模拟吴先进;李圣一;方潘;席仲君;侯勇俊;刘有平【摘要】建立了凸、凹和平直三种筛面形式的振动筛离散元筛分模型,并采用JKR 湿颗粒接触模型模拟了钻井液振动筛上的颗粒运移与透筛特性.研究结果表明,平直筛面的振动筛的筛分能力良好,筛面上分固相颗粒具有运移速度快、分布均匀特点;凹形筛面筛分能力较差,固相颗粒容易在筛面凹部堆积;凸形筛面振动筛的筛分能力也弱于平直筛面的振动筛,固相颗粒也容易在筛面两侧堆积.研究结果对钻井振动筛设计和筛分能力评价具有重要参考意义.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)005【总页数】5页(P45-49)【关键词】振动筛;张紧方式;离散元法;JKR湿颗粒【作者】吴先进;李圣一;方潘;席仲君;侯勇俊;刘有平【作者单位】四川宝石机械专用车有限公司,四川广汉 613800;东方锅炉股份有限公司,四川自贡 643001;西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;川庆钻探工程有限公司川西钻探公司,四川成都 610051;西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;四川宝石机械专用车有限公司,四川广汉 613800【正文语种】中文【中图分类】TE926在钻井液振动筛的筛分过程中，固相颗粒运移是一个复杂的动态过程。
朱维兵[1-3]等用传统的筛分颗粒运移模型，从理论上对筛面上的颗粒运移进行了研究。
姚恒申[4]等针对筛面固相颗粒抛掷规律作了理论研究。
目前研究模型的缺陷只是考虑了筛面上的颗粒运移情况，无法分析不同粒度颗粒的运移和透筛行为。
DEM法是近年来出现的离散元研究方法，非常适合于模拟振动筛分过程颗粒的力学行为。
Delaney, G.W.、Dong, K.J、Fernandez, J.W等[5-9]研究了颗粒在振动平直筛面上运移特性，并建立模型证明了DEM方法对研究颗粒碰撞筛面有良好的模拟效果，以及球型颗粒模拟的可行性。
筛分作业离散元模拟程序的开发及应用
关 键 词 ： 离散 元 法 ；数 值 模 拟 ； 筛分 过 程 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ Ｄ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ ９ ９ （ ０ ８ ０ ６ ３— ７ ８ ２ ０ ） ６—０ １ —０ ７１ ５
Ｄｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ｅ ｎ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｒ ｍ ｙ ｕ ｉ ｇ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｓ ｒ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｒ ｇ ａ ｂ ｓｎ ｐ ｒｉ ｌ ｉｃ ｅ ｅ ｅ ｅ ｎ ｔ ｏ ａ ｔｃｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｌ ｍｅ ｔｍｅ ｈ ｄ
摘 要 ： 基 于 颗 粒 离散 元 法 的 基 本 原 理 ，采 用 Ｖ ＋ Ｎ Ｔ开 发 了 筛 分 作 业 的 二 维 离散 元 仿 真 Ｃ ＋． Ｅ
程序 Ｓｅｅ Ｅ ｉ Ｄ Ｍ．模 拟 系统 由给料 漏斗 、 筛分 机 和产 品 隔板 等部 件 组 成 ，在 程 序 中分 别 定 义 ｖ
别 判 定 问 题 ， 实现 了 包 括 给 料 在 内 的 筛分 作 业 全 过 程 的 动 态模 拟 ． 可 以 通 过 对 话 框 设 置 入 筛
物料 的 物性参 数 、 筛分机 的结构 参数及 工作 参数 ，具 备计 算进 度显 示 、计算 结果保 存及 连 续
计 算的 功能 ，提 供 计 算结果 的动 画 演示及 回放 、放 映速度控 制 和统 计分 析结 果 图象显 示、 图 象放 大及 截取 等 功能 ，采 用 实验 室 筛分试验 、半工业 筛分 试验 和 工业性 筛分试 验 对该程 序 的 模拟 结 果进行 了全 面 的验 证． 本模 拟 程 序 的开 发 不仅 为深 入 认 识 筛分过 程 提 供 了有 力 的 工
颗粒材料多尺度离散元模拟方法
颗粒材料多尺度离散元模拟方法引言：颗粒材料是由大量颗粒粒子组成的材料，其物理性质和力学行为受到颗粒间相互作用和排列方式的影响。
为了更好地研究颗粒材料的力学特性和行为，科学家和工程师们提出了多尺度离散元模拟方法，以模拟颗粒材料的微观结构和宏观性能。
本文将介绍这一方法的原理和应用。
一、离散元模拟方法概述离散元模拟是一种基于颗粒离散元的数值模拟方法，通过考虑颗粒之间的相互作用和运动，模拟颗粒材料的宏观行为。
离散元模拟方法适用于颗粒材料的多尺度模拟，可以研究颗粒材料的力学性质、破坏行为、流变性等。
二、颗粒离散元模型颗粒离散元模型是离散元模拟方法的核心，用于描述颗粒材料的微观结构和颗粒间的相互作用。
常用的颗粒离散元模型有球形颗粒模型和多面体颗粒模型。
1. 球形颗粒模型球形颗粒模型是离散元模拟中最简单且常用的模型之一。
它将颗粒看作是球形粒子，通过球形颗粒的位置、质量、速度等参数来描述颗粒的状态。
球形颗粒模型适用于颗粒材料的弹性力学模拟和流体力学模拟。
2. 多面体颗粒模型多面体颗粒模型是对颗粒形状进行更加真实描述的模型。
它将颗粒看作是多面体，可以模拟不规则颗粒的形状和结构。
多面体颗粒模型适用于颗粒材料的破碎行为、接触力学模拟等。
三、颗粒间相互作用力模型颗粒间相互作用力模型是离散元模拟中的关键部分，用于描述颗粒之间的相互作用力。
常用的颗粒间相互作用力模型有弹簧模型、黏弹模型和摩擦模型。
1. 弹簧模型弹簧模型是最常用的颗粒间相互作用力模型之一。
它假设颗粒之间的相互作用力是通过弹簧连接的，并根据胡克定律计算弹簧力。
弹簧模型适用于颗粒材料的弹性力学模拟。
2. 黏弹模型黏弹模型是考虑颗粒之间的黏性和弹性作用力的模型。
它将颗粒间的相互作用力分解为弹性力和黏性力，通过粘滞阻尼模型描述黏性力。
黏弹模型适用于颗粒材料的粘性流动模拟和粘弹性力学模拟。
3. 摩擦模型摩擦模型是考虑颗粒之间摩擦力的模型。
它通过摩擦系数来描述颗粒间的摩擦力，并根据库仑摩擦定律计算摩擦力。
基于PFC的振动筛分过程三维数值模拟_赵月静
分 选度、摩擦因数、剪切刚度系数及法向刚度系数等) 的利用 PFC 数值模拟分析一般步骤如下：首先，生成颗粒集合体，建立颗粒接触状态；然后，进行接触模型设置及参数赋值，建立边界条件和初始状态，进行后续工况分析；最后，进行视图处理相关操作。
振动筛筛面尺寸 600 mm×300 mm，筛孔方孔尺 = 12 mm，入料颗粒由 1 400 个球颗粒组成，粒图 1 PFC 计算循环过程Fig. 1 Calculation cycle process of PFC图 2 筛分过程的 PFC 模型Fig. 2 PFC model of sieving process径 d 范围为 2～8 mm，球的分布采用均匀分布。
筛分， (1)为筛下产物质量，kg；为入筛原物料中小于筛孔尺寸的百分比含(2)为筛上产物的质量，kg；于筛孔尺寸的百分比含量，%。
(3)筛分效率的测定方法如下：在入筛的物料流和筛上物料流中，每隔 15 ~ 20 min 取样一次，连续取样 2， (4)， (6)为部分筛分效率；c 为筛下产物中小于某粒级尺寸的百分比含量，%。
4.2 振动参数对筛分效率的影响筛分效率是综合反映筛分质量的一个重要指标，受入料性质及筛机运动学参数等因素的影响[12]。
在实图 3 t = 1 s 时的筛分情况Fig. 3 Sieving process at t =1s图 4 t = 2 s 时的筛分情况Fig. 4 Sieving process at t =2s分 选由图 5 可知，在振幅 (A = 3 mm)、振动方向角 (= 40°)、振动频率 (ω = 50 rad /s) 相同的条件下，物料筛分效率随筛面倾角 α 的增加而增大。
筛面倾角越大，筛分效率和输送效率越高；当筛面倾角较小时，物料只透筛，没有透筛的物料如不输送，就会影响后续物料的筛分。
由图 6 可知，在筛面倾角 (α = 3°)、振动方向角ωs) 相同的条件下，物由图 7 可知，在振幅 (A = 3 mm)、筛面倾角 (α3°)、振动频率 (ω = 50 rad /s) 相同的条件下，振动方向角 β 对筛分效率的影响较小，对输送效率的影响比较大。
复合振动筛筛分煤颗粒的离散元模拟研究
复合振动筛筛分煤颗粒的离散元模拟研究
杨华瑞;马学东;赵轩瑾;王晓川;宋梅雪
【期刊名称】《煤炭工程》
【年(卷),期】2024(56)4
【摘要】为了强化混合颗粒在筛面的分层,提高传统振动筛的筛分效果。
依据混合颗粒在振动下的空隙填充效应,并基于Lissajous振动合成理论,提出了一种复合振动筛。
解释了复合振动筛理论基础和工作原理,并使用离散元方法进行了验证。
以复合、直线、椭圆和圆振动筛为对象,以频率、振幅和振动方向角为变量,进行了传统振动筛和复合振动筛离散元模拟对比研究,结果表明:复合振动筛在筛分效率和物料处理两方面均具有较大优势。
复合振动筛可以传递给颗粒一个沿筛面宽度方向的激振力,颗粒在xyz三个方向均有激振力的作用,颗粒受力更加多样化,混合颗粒体系更加松散,活跃程度更大,分层效果更好,进而复合振动筛可以取得更为理想的筛分效果。
【总页数】7页(P192-198)
【作者】杨华瑞;马学东;赵轩瑾;王晓川;宋梅雪
【作者单位】辽宁科技大学机械工程与自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD94
【相关文献】
1.基于离散元理论的振动筛分数值模拟程序开发
2.基于离散元法的玉米颗粒振动筛分过程模拟研究
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4.基于离散元法的振动筛颗粒触筛和透筛分析
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U型混合机内颗粒混合运动的离散元模拟
同，混合程度相近。
关键词：椭球颗粒；混合；离散元法；数值模拟；机械搅拌；运动形态
doi:10.13302/ki.fi.2019.03.002
中图分类号：S817.12+4
文献标识码：A
文章编号：1001-991X（2019）03-0010-05
Discrete element method simulation on mixing motion of ellipsoid particles in U-tank mixer
ring shaft rotates was same and the mixing degree was similar.
Key words：ellipsoid particles；mix；discrete element method；numerical simulation；mechanical agita⁃
工艺设备
2019 年第 40 卷第 3 期 总第 576 期
U 型混合机内颗粒混合运动的离散元模拟
■ 刘文亮 刘 扬 张永成* 唐玉荣 兰海鹏 张 宏 马佳乐
（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔 843300）
摘 要：为探究机械搅拌式混合机内分层颗粒混合运动过程，应用离散元法对 U 型混合机内颗
tion；motion pattern
颗粒混合是指不同性质颗粒在外力作用下达到 空间分布均匀的过程，在工业生产中是一种重要的单 元操作，在食品、制药、化工、能源、农业等领域广泛应 用[1-3]。颗粒混合过程十分复杂，国内外研究学者主要 通过实验和数值模拟的方法描述颗粒混合过程[4- 。 6] 其中，离散单元法已经成为研究颗粒体系混合的重要 手段[7-9]。运用离散元法可以得到物理实验难以获得
荞麦米筛分物料接触参数测量与离散元仿真标定
荞麦米筛分物料接触参数测量与离散元仿真标定张春;杜文亮;陈震;苏日嘎拉图【摘要】荞麦剥壳后输出的主要混合物为荞麦米和荞麦,二者因尺寸差异较小造成分离困难.为了理清混合物分离中难筛物料的分离机理,拟借助EDEM软件对荞麦米筛分过程进行仿真,因仿真中所需筛分物料的接触参数无处查,需逐一确定,本文采用试验测定与EDEM仿真标定相结合的方法研究离散元仿真荞麦米筛分时所需的物料接触参数.试验测定了混合物各物料间、各物料与筛板间的碰撞恢复系数;混合物各物料间、各物料与筛板间的最大静摩擦因数,借助EDEM软件进行正交试验仿真标定以上各个参数.结果表明:离散元仿真标定的平均误差值小于7.90％,试验所测数据准确性较高,可为离散元仿真荞麦米筛分时物料接触参数设置提供参考.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2019(041)001【总页数】6页(P46-51)【关键词】荞麦米;筛分;离散元;接触参数;碰撞恢复系数【作者】张春;杜文亮;陈震;苏日嘎拉图【作者单位】内蒙古农业大学机电工程学院, 呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院, 呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院, 呼和浩特010018;内蒙古农业大学机电工程学院, 呼和浩特 010018【正文语种】中文【中图分类】S517;S1260 引言荞麦又叫三角麦，在内蒙古地区种植广泛。
荞麦中芦丁、烟酸的含量远远超过其他粮食作物，具有降血脂、降血压、降血糖的保健功效，其微量元素、必需氨基酸及蛋白质含量相对较高，营养价值相当于肉类和大豆，是一种深受喜爱的绿色健康的杂粮作物[1]。
我国荞麦的年出口量超过20万t[2]，并且出口形式已从出口原料变为出口剥壳后的荞麦米[3]，因此荞麦米产量越高、品质越好，所带来的经济效益就越可观[4]。
但在剥壳过程中，荞麦米和荞麦的混合物尺寸差别较小而造成而筛分困难，致使荞麦米产量不高。
前人分别针对不同结构参数筛板、不同喂入量以及不同筛体振动频率等进行了相关研究[5],但由于荞麦米在筛面上的运动规律十分复杂，研究中做了相应简化，因此对提高筛分效果的筛分机理没有一个全面的解释。
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收稿日期: 2006 08 25 基金项目: 国家自然科学基金重点项目( 90210035) ; 教育部科学技术研究重大项目( 306008) 作者简介: 焦红光( 1970 ) , 男, 安徽省亳州市人, 副教授, 博士, 从事矿物加工理论、工艺和设备方面的研究. E mail: hpujh g@ 126. com Tel: 13939101497
接触刚度/ ( N m- 1) 接触情形 1 接 2
恢复系数 接触情形 1 接触情形 2
计算时步 保险系数
1. 5
30 000
50 000
0. 3
0. 3
0. 6
0. 5
0. 1
注: 接触情形 1, 2 分别指颗粒间及颗粒同器壁之间的接触
2. 2 粒群在筛面上的运动与透筛 图 3 是模拟得到的筛分作业的进行图.
筛分作业是为了产品销售目的或为了调节其 他过程的一种物料准备 工艺, 它广 泛地应用于矿 业、冶金、建材、食品、医药、化工、能源及环境等诸 多领域. 筛分作业的结果不仅对下一步作业的效率 有着重要影响, 而且对直接或间接产生的商品价值
有着很大的影响[ 1 3] . 物料在筛面上的运动状态具 有类似于流体的极为复杂的力学特性, 为提高筛分 机械的设计水平、增效降耗, 迫切需要深入了解物 料在筛面上的运动状态及透筛规律[ 1, 3] .
成堆积, 物料在筛分机给料端的堆积阻碍了后续颗 粒同筛面的直接接触碰撞, 这使得后续物料中粒度 较小的颗粒暂时丧失了透筛机会, 反过来又加剧了 物料在给料端的堆积现象. 由于筛分机的抛射作用 及物料颗粒在倾斜筛面上自身的重力作用, 物料在 给料段的堆积厚度并未随着给料过程的继续而持
续不断地增加, 给料量、透筛量及向前输送的物料 量最终达到平衡而在筛分机的给料端形成了一个
厚度较为稳定的料层, 物料颗粒随之在筛面上分散 分布并逐渐沿筛面长度方向形成了一定厚度的物
8. 10 32. 41
件设定, 其中筛面长度为 600 m m, 筛孔孔径为 12
合计
100. 00
100. 00
mm, 筛丝直径为 2 m m, 筛面倾角为 30 , 筛分机的
表 2 模拟用计算参数 Table 2 Calculation parameters f or simulation
颗粒密度/ ( g cm - 3)
Screen Sim ulat ion U sing a Part icle Discret e Elem ent M et hod
JIA O H o ng g uang1, ZH A O Y ue min2
( 1. Schoo l of M aterial Science and Engineer ing, Henan P olytechnic U niversit y, Jiao zuo, H enan 454003, China; 2. Scho ol of Chemica l Eng ineering and T echno lo gy , China U niversity of M ining & T echnolog y, Xuzho u, Jiang su 221116, China)
4
42. 49
40. 57
性也较好, 同时模拟需要的颗粒数量也不是很多, 模拟程序在 PC 上运行的时间可以承受. 模拟采用 的筛分机工作条件及入料级配均参照实际试验条
6~ 7 7~ 8 8~ 9 9~ 13
6. 5 7. 5 8. 5 10
6. 66 6. 13 5. 59 39. 13
8. 66 10. 26
1 模拟试验及仿真系统
采用滑 动 阻尼 摩 擦 接触 模型 ( spring dash pot slide cont act mo del) 和 窗口法 建立了入筛物 料的动力模型并解决了离散元法特有的接触点识 别问题, 构建了图 1 所示的仿真系统[ 11] . 除了需要 模拟的物料粒度范围较宽外, 筛分作业的模拟同其 它形式颗粒流模拟实例的不同之处还在于: 1) 需 要构建带孔的壁面 筛面; 2) 筛面作往复的机械振 动并常具有一定的倾角. 因为是二维模拟程序, 物 料同筛分机两侧边框的碰撞接触可以忽略不计, 而 仅考虑物料同筛分机后挡板及筛面之间的接触碰 撞情况. 筛分机的 后挡板可以用平 直的器壁来表 示, 而筛条采用了和颗粒相同的二维盘元来表示,
第 36 卷 第 2 期 2007 年 3 月
中国矿业大学学报
Jour nal of China U niversity o f M ining & T echno log y
Vo l. 36 N o. 2 M ar. 2007
文章编号: 1000 1964( 2007) 02 0232 05
用颗粒离散元法模拟筛分过程
Abstract: Base on t he basic principles of discret e element m et hod( DEM ) , A t w o dimensional DEM emulat or nam ed SieveDEM w as dev elo ped by a VC+ + . N ET . T he emulato r, consist ed of a f eed hopper, a screen and a pr oduct baf f le, can dy namically simulat e t he w hole screen pro cess. T he f eed size composit e, capacit y and the screen w o rking paramet ers all can be art ifi cial ly set up. Series digit al simulation ex perim ent s of m odel screen had been co nduct ed and three t ypical penet rat ing behaviors in screen pr ocess w ere recurred. T he part it ion curve pro duced by sim ulat ion is in goo d agreement w it h the t est dat a. According to the vect or resolut io n method, the m ot io n velocit y of mat erials w as divided int o a transport ing velocit y and penet rat ing velocit y. T he f luct uat ing phenomenon of t w o velocit ies w as r evealed by stat ist ical result s, w hich indicated t hat the DEM could reflect t he int rinsic mechanics o f screen. Key words: screen; discret e elem ent met hod; dig ital simulat io n
图 2 料仓中物料的初始状态及给料 Fig. 2 I nitial state o f materia ls in the ho pper and feed
23 4
中国矿 业大学 学报
第 36 卷
2 筛分过程的模拟
转速为 1 400 r/ m in, 振幅为 2 mm , 入筛物料的级
2. 1 模拟条件及计算参数 对模型圆振筛的筛分作业进行了模拟, 这主要
是考虑到模型筛分机的入筛物料量较少, 试验结果 容易获取且误差较小, 试验周期较短, 试验的重复
配如表 1 所示, 模拟用计算参数如表 2 所示.
表 1 入筛物料级配 Table 1 Size distribution of feed
粒度级/ mm
平均粒度/ mm 计算产率/ % 采用产率/ %
0~ 6
第2期
焦红光等: 用颗粒离 散元法模拟筛分过程
233
的用来计算散体介质系统力学行为的一种数值方 法, 其基本思想源于较早的分子动力学, 它把所研 究的散体离散为独立的" 单元", 相邻的单元之间存 在某种或几种作用力, 单元的运动受牛顿第二定律 的支配, 通过跟踪每个 单元 的微观运动可以得到 模拟对象的力学、热学、物理或化学的状态分布及 演化规律. 经过 30 余年的发展, 离散元法已在许多 散体物料处理领域得到了成功的应用[ 4 8] , 但应用 于筛分作业才刚刚起步. L i 等[ 9] 采用盘元分别模 拟了 3 和 5 mm ( 数量比为 1 1) , 2 和 8 mm( 数量 比为 9 1) 两种粒度的颗粒在筛孔孔径为 4 mm , 筛丝直径分别为 2 和 1 mm, 倾角为 30 的静止筛 面上的透筛行为; Cleary[ 10] 也在文献中提到采用球 元模拟了 8 000 个粒度为 10~ 80 mm 颗粒的筛分 行为, 相关文献体现出了离散元法应用于研究筛分 作业的灵活形和优越性. 本文根据离散元法的基本 原理和筛分作业的特点, 建立了针对筛分作业的离 散元计算模型和算法, 采用 VC+ + . Net 开发了批 处理筛分作业的二维离散元模拟程序 SieveDEM , 首次实现了包括给料在内的筛分作业全过程的动 态模拟.
焦红光1, 赵跃民2
( 1. 河南理工大学 材料科学与工程学院, 河南 焦作 454003; 2. 中国矿业大学 化工学院, 江苏 徐州 221116)
摘要: 基于颗粒离散元法的基本原理, 采用 VC+ + . NET 开发了筛分作业的二维离散元仿真程 序 SieveDEM , 模拟系统由给料漏斗、筛分机和产品隔板等组成, 入筛物料的粒度组成、给料量及 筛分机的工作参数等均可人为设定, 实现了筛分作业全过程的动态模拟. 对模型筛分机的筛分试 验进行了数值仿真, 模拟结果真实地再现了入筛物料 3 种典型的运动透筛行为, 模拟得到的筛分 分配曲线同试验结果基本吻合. 将筛面上物料的运动速度按矢量分解的方法划分为输送速度和 透筛速度两部分, 统计分析结果揭示了二者的波动现象, 表明离散元法能够反映筛分过程的本质 机理. 关键词: 筛分; 离散元法; 数值模拟 中图分类号: T D 94 文献标识码: A