一种模拟预测颗粒物料悬浮速度的方法技术

本发明专利技术涉及一种模拟预测颗粒物料悬浮速度的方法，属气力输送、农业机械、流化床领域。本发明专利技术通过三维建模模拟悬浮试验台，再把锥形筒三维模型和颗粒物料的物理参数导入离散元分析软件中，完成颗粒场的建立；将锥形筒模型导入网格划分软件中进行网格划分；将划分好网格的锥形筒模型导入到流体力学软件中，完成流场的建立；通过离散元分析软件与流体力学软件两个软件耦合进行颗粒悬浮速度实验模拟来得到悬浮颗粒悬浮状态时的颗粒物料的速度、空气流动的速度；将得出的颗粒物料的速度以及空气流动的速度的信息进行后处理分析来得到颗粒悬浮速度。本发明专利技术方便的预测出试验很难观测的不同体积分数下颗粒物料的悬浮速度，且降低了试验成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及，属于气力输送、农业机械、流 化床

技术介绍
颗粒群悬浮速度的测定，属于气固两相流问题，气固两相流的研究广泛应用于气 力输送、农业机械、流化床等领域，由于颗粒介质的特殊性，它区别于流体和固体，因此对于 颗粒系统的研究已成为当前国内外研究的热点，并且具有很重要的科学意义和工程应用价 值。 在研究气力播种、输送和种子清选时，运用模拟仿真的方法对颗粒群悬浮速度的 测量则鲜有研究。而且当颗粒体积分数增大后，试验很难测定此时的流体流速。很多情况 下都设及到种子颗粒群的悬浮速度，而且颗粒群的悬浮速度很难通过试验台来测量得出， 所W有必要开展种子颗粒群悬浮速度模拟预测方法研究。
技术实现思路
本专利技术提供了，W用于解决当颗粒体积分 数增大后，试验很难测定此时的流体流速，W及当设及到测量种子颗粒群时，其悬浮速度很 难通过试验台来测量的情况，同时解决了当颗粒物料形状不规则，在测量悬浮速度时会出 现上下跳动而难W准确测量的情况，也为悬浮速度流场的分析W及颗粒物料的运动规律的 分析提供了一种直观、有效的方法。此方法能方便的预测出试验很难观测的不同体积分数 下颗粒物料的悬浮速度，且降低了试验成本。 本专利技术模拟预测颗粒物料悬浮速度的方法是该样实现的：首先通过=维建模模拟 悬浮试验台，对试验台关键部分锥形筒进行尺寸测量，根据测得实际数据进行锥形筒=维 建模，通过测量得出颗粒物料的物理参数，将得到的锥形筒=维模型和颗粒物料的物理参 数导入离散元分析软件中，完成颗粒场的建立；将锥形筒模型导入网格划分软件中进行网 格划分；将划分好网格的锥形筒模型导入到流体力学软件中，设置流场边界条件，完成流场 的建立；在离散元分析软件中设置颗粒场模拟过程的时间步长，在流体力学软件中设置流 场模拟过程的时间步长；通过离散元分析软件与流体力学软件两个软件禪合进行颗粒悬浮 速度实验模拟来得到悬浮颗粒悬浮状态时的颗粒物料的速度、空气流动的速度；将模拟过 程中得出的颗粒物料的速度W及空气流动的速度的信息进行后处理分析，通过后处理添加 速度探针，找出颗粒物料在自身的重力和流动空气的浮力作用下处于悬浮状态时，W及此 时颗粒物料处的空气流速，那么此时、此处空气流速即为颗粒悬浮速度。 所述模拟预测颗粒物料悬浮速度的方法的具体步骤如下：step1、通过=维建模模拟悬浮试验台；具体过程为先对试验台关键部分锥形筒进 行尺寸测量，根据测得实际数据进行锥形筒=维建模；[000引Step2、通过测量得出颗粒物料的物理参数，包括物料的密度、泊松比、剪切模量、 摩擦系数；Step3、将得到的锥形筒=维模型和颗粒物料的物理参数导入离散元分析软件中， 完成颗粒场的建立； St巧4、将锥形筒模型导入网格划分软件中进行网格划分； steps、将划分好网格的锥形筒模型导入到流体力学软件中，根据锥形筒入口、出 口的尺寸，W及测量悬浮试验台试验时的风速，设置流场边界条件，完成流场的建立； steps、在离散元分析软件中设置颗粒场模拟过程的时间步长，在流体力学软件中 设置流场模拟过程的时间步长，流场模拟过程的时间步长为颗粒场模拟过程时间步长的整 数倍；Step7、通过离散元分析软件与流体力学软件两个软件禪合进行颗粒悬浮速度实 验模拟来得到悬浮颗粒悬浮状态时的颗粒物料的速度、空气流动的速度；其中，离散元分析 软件提供颗粒物料之间的接触力W及位置信息的位置数据，流体力学软件提供锥形筒内空 气流动的信息，两个软件的信息进行时时交换；steps、将模拟过程中得出的颗粒物料的速度W及空气流动的速度的信息进行后 处理分析，通过后处理添加速度探针，找出不同时刻颗粒的速度W及颗粒物料处的空气流 速，即可得出某一时间某一位置的空气流速；Step9、通过步骤steps中所得的某一时间某一位置的空气流速，找出颗粒物料在 自身的重力和流动空气的浮力作用下处于悬浮状态时，W及此时颗粒物料处的空气流速， 那么此时、此处空气流速即为颗粒悬浮速度。 所述步骤Step4中，对锥形筒进行网格划分是用于获取其内部流场的信息，便于 提供更加准确的流场，所述步骤Steps中，采用流体力学软件为颗粒悬浮速度模拟试验提 供空气流场。 所述步骤step?中，离散元分析软件提供颗粒物料之间的接触力W及位置信息的 位置数据，并将此数据传递给流体力学软件，流体力学软件根据此时的位置信息模拟流场 情况，再将流场信息传递到离散元分析软件中，离散元分析软件根据流场信息作用在颗粒 体上，颗粒体在流场力和自身重力的作用下产生运动，得出颗粒体运动后瞬间位置信息，再 将此时位置传递到流体力学软件中，依次循环，完成模拟全过程。 本专利技术利用离散元分析软件模拟颗粒物料的几何尺寸和基本物料参数，采用流体 力学软件为悬浮速度模拟试验提供空气流场（如图3); 所述步骤step?中，所述颗粒悬浮速度实验模拟时，将颗粒物料置于悬浮试验台 的锥形筒内（如图2)，空气从锥形筒的下端进入，从上端出去，颗粒物料在自身的重力和流 动空气的浮力作用下处于悬浮状态（如图4)，此时的颗粒物料处的空气流速即为颗粒物料 的悬浮速度（如图5)。 本专利技术的有益效果是： 1、本专利技术有效解决因颗粒物料体积分数增大试验很难测定悬浮速度的情况，方便 的预测出试验很难观测的不同体积分数下颗粒物料的悬浮速度； 2、本专利技术有效解决当测量颗粒群时很难准确观测到颗粒悬浮情况； 3、本专利技术有效解决当颗粒物料形状不规则，在测量悬浮速度时会出现上下跳动而 难W准确测量的情况； 4、本专利技术为悬浮速度流场的分析W及颗粒物料的运动规律的分析提供了一种直 观、有效的方法； 5、本专利技术避免了因试验测量是的颗粒物料失去活性的情况； 6、本专利技术避免了因需测量不同品种物料而多次购买和反复试验的麻烦，降低了试 验成本。【附图说明】 图1表示本专利技术的流程图；[002引图2表示模拟颗粒物料在悬浮试验台的锥形筒内运动某一时刻的图； 图3表示通过流体力学分析软件得出的流场图； 图4表示处于悬浮状态下不同位置处颗粒物料的运动速度图； 图5表示通过后处理软件测得悬浮状态下颗粒物料处的空气流速和颗粒物料自 身的运动速度图。【具体实施方式】 实施例1 ;如图1-5所示，，首先通过=维 建模模拟悬浮试验台，对试验台关键部分锥形筒进行尺寸测量，根据测得实际数据进行锥 形筒=维建模，通过测量得出颗粒物料的物理参数，将得到的锥形筒=维模型和颗粒物料 的物理参数导入离散元分析软件中，完成颗粒场的建立；将锥形筒模型导入网格划分软件 中进行网格划分；将划分好网格的锥形当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟预测颗粒物料悬浮速度的方法，其特征在于：首先通过三维建模模拟悬浮试验台，对试验台关键部分锥形筒进行尺寸测量，根据测得实际数据进行锥形筒三维建模，通过测量得出颗粒物料的物理参数，将得到的锥形筒三维模型和颗粒物料的物理参数导入离散元分析软件中，完成颗粒场的建立；将锥形筒模型导入网格划分软件中进行网格划分；将划分好网格的锥形筒模型导入到流体力学软件中，设置流场边界条件，完成流场的建立；在离散元分析软件中设置颗粒场模拟过程的时间步长，在流体力学软件中设置流场模拟过程的时间步长；通过离散元分析软件与流体力学软件两个软件耦合进行颗粒悬浮速度实验模拟来得到悬浮颗粒悬浮状态时的颗粒物料的速度、空气流动的速度；将模拟过程中得出的颗粒物料的速度以及空气流动的速度的信息进行后处理分析，通过后处理添加速度探针，找出颗粒物料在自身的重力和流动空气的浮力作用下处于悬浮状态时，以及此时颗粒物料处的空气流速，那么此时、此处空气流速即为颗粒悬浮速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖庆辉，高筱钧，苏微，周金华，李莹莹，迟琳芯，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53