料倉(cāng)卸料過(guò)程中顆粒脈動(dòng)特性研究.pdf

1、顆粒物質(zhì)的流動(dòng)表現(xiàn)出類(lèi)固-類(lèi)液的特性，常被視作物質(zhì)的第四形態(tài)，激起了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。其中顆粒物質(zhì)的密集流動(dòng)、二元混合分離、靜態(tài)堆積、結(jié)拱堵塞等更是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。顆粒物質(zhì)的貯存及轉(zhuǎn)運(yùn)是生產(chǎn)加工過(guò)程中不可或缺的工藝環(huán)節(jié)，它使不同功能的工藝設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)貫通，使生產(chǎn)加工連續(xù)、高效的進(jìn)行。料倉(cāng)做為貯存散體的主要設(shè)施，其還具有平衡工藝、均化物料以及緊急存放物料等功能。為了保障料倉(cāng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)、提高生產(chǎn)效率對(duì)料倉(cāng)內(nèi)顆粒流動(dòng)特性的研究具有重

2、要的實(shí)際意義和科研價(jià)值。
　　顆粒物質(zhì)在料倉(cāng)內(nèi)的流動(dòng)往往表現(xiàn)出脈動(dòng)特性，甚至引起料倉(cāng)振動(dòng)、“料倉(cāng)音樂(lè)”等動(dòng)態(tài)特性。但是受實(shí)驗(yàn)手段方法的限制，有關(guān)料倉(cāng)內(nèi)顆粒脈動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)特性的研究依然停留在噪聲、能夠發(fā)生“料倉(cāng)音樂(lè)”的最小決定性高度和影響顆粒脈動(dòng)的因素等簡(jiǎn)單的表面現(xiàn)象上，無(wú)法剖析料倉(cāng)內(nèi)部的深刻變化，更不能顧全料倉(cāng)內(nèi)所有顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和規(guī)律。為此，本文基于離散元方法模擬變料倉(cāng)半錐角和顆粒與壁面間摩擦系數(shù)的三維深倉(cāng)卸料實(shí)驗(yàn)，通過(guò)顆粒平均

3、速度表征顆粒脈動(dòng)，以法向力表示顆粒間接觸力，研究發(fā)現(xiàn)了項(xiàng)層顆粒間接觸力周期性消失現(xiàn)象，并圍繞該現(xiàn)象展開(kāi)了研究，研究主要結(jié)論如下:
　　(1)卸料開(kāi)始后顆粒開(kāi)始脈動(dòng)，整個(gè)卸料時(shí)間內(nèi)速度波動(dòng)表現(xiàn)出兩種顯著不同波形，一種卸料前期的大振幅、波峰波谷清晰可辨的周期性波動(dòng)，另一種是卸料后期的小振幅、峰值無(wú)法辨識(shí)的無(wú)規(guī)律波動(dòng)。接觸力消失現(xiàn)象在卸料前期的劇烈脈動(dòng)時(shí)段內(nèi)發(fā)生，該現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻是速度波動(dòng)的波峰時(shí)刻，亦是頂層顆粒間位移差最大的時(shí)刻。

4、r>　　(2)頂面顆粒層做自由落體運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生接觸力消失的主要原因，可以通過(guò)顆粒受力矢量圖判斷發(fā)生該現(xiàn)象的范圍。
　　(3)儲(chǔ)料底端速度波動(dòng)是小振幅無(wú)規(guī)律的波動(dòng)，卸料前期后期波形相似;越靠近儲(chǔ)料頂端，顆粒平均速度越小，但波動(dòng)振幅越大，波峰波谷亦可清晰辨識(shí)，表現(xiàn)出更強(qiáng)的周期性波動(dòng)，卸料前期和后期越表現(xiàn)出兩種顯著不同的波形。
　　(4)顆粒脈動(dòng)劇烈程度隨著半錐角的增大逐漸減弱，45°之前脈動(dòng)程度減弱更快。半錐角越大接觸力消失現(xiàn)象的