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基于edem-fluent耦合的气流分配式排种器数值模拟与试验

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华南农业大学学报 2017年第4期38卷 110-116页

作者：邹翌郝向泽何瑞银南京农业大学工学院江苏南京210031

【目的】解决水稻机械直播速度慢、效率低的问题。【方法】采用气流分配式排种器进行水稻直播,优化设计一种由R可调节的喇叭口式内腔与α可变的分流密封盖组成的α-R式气流分配式排种器,利用edem-fluent耦合模块,对气流分配排种过程进... 详细信息

【目的】解决水稻机械直播速度慢、效率低的问题。【方法】采用气流分配式排种器进行水稻直播,优化设计一种由R可调节的喇叭口式内腔与α可变的分流密封盖组成的α-R式气流分配式排种器,利用edem-fluent耦合模块,对气流分配排种过程进行数值模拟;并进行排种性能台架验证试验。【结果】仿真结果显示,α-R组合式分配器中水稻颗粒最高运动速度为5.416 m·s^(-1),且旋涡滞种区域面积也低于传统结构,水稻颗粒在分配器中排出顺畅;R=180 mm、α=20°时,排种均匀性变异系数为24.56%,各行一致性变异系数为3.79%,总排量稳定性变异系数为1.23%,3项指标均为最优。采用3D打印的分配器进行台架试验,结果显示该排种器排种均匀性变异系数为29.17%~30.86%,各行一致性变异系数为4.13%~4.33%,总排量稳定性变异系数为1.4%~1.7%,满足水稻机械直播要求。【结论】多次试验结果稳定,与仿真结果较为接近,说明本次设计的气流分配式排种器满足要求,也表明利用edem-fluent耦合模拟的正确性与可行性。

关键词：气流分配排种器水稻 edem-fluent 模拟

基于edem-fluent的荞麦旋风分离清选装置研究

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2023年第10期51卷 128-140页

作者：黄颖石张卫国冯松科刘志杰杨福增西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测实验站陕西杨凌712100

【目的】设计适合荞麦清选的旋风分离清选装置,为提高我国荞麦的机械化收获水平提供支持。【方法】以“西农9979”品种荞麦为试验对象,测定荞麦和籽粒的主要物料特性,采用edem-fluent耦合的仿真方法,对旋风分离筒不同截面的气流速度云... 详细信息

【目的】设计适合荞麦清选的旋风分离清选装置,为提高我国荞麦的机械化收获水平提供支持。【方法】以“西农9979”品种荞麦为试验对象,测定荞麦和籽粒的主要物料特性,采用edem-fluent耦合的仿真方法,对旋风分离筒不同截面的气流速度云图和荞麦籽粒在旋风分离筒内的运动进行分析,并对清选的清洁率和损失率进行仿真。【结果】fluent仿真分析表明,旋风分离筒轴向气流对称性较好,基本不受入口位置的影响,中心轴处气流速度约为10 m/s,筒壁周围的气流速度约为5 m/s。喂入口位于分离筒上部时,在径向截面处的喂入口气流速度和分离筒内筒壁周围的气流速度相同,可能造成荞麦籽粒的大量损失。edem仿真分析表明,旋风分离筒喂入口位于上部、中部和下部时,清洁率分别为99.50%,98.80%和98.28%,损失率分别为8.456%,0.433%和0.260%。根据仿真结果,选择喂入口位于旋风分离筒中部,台架验证试验结果表明,所设计荞麦旋风分离筒的平均清洁率为94.78%,平均损失率为1.67%,可以较好地实现荞麦的分离和清选。【结论】所设计荞麦旋风分离清选装置可以满足荞麦旋风分离清选的需要。

关键词：荞麦分离清选 edem-fluent 旋风分离筒

基于edem-fluent耦合的风筛式清选装置仿真及分析

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中国农机化学报 2020年第5期41卷 69-73页

作者：陈广慧李军滕杰王壮马学东辽宁科技大学机械工程与自动化学院辽宁鞍山114051 广州市万瑞机械制造有限公司广州市510665 山东天承矿业有限公司山东烟台261438

为研究振动筛对清选效果的影响,以及寻找最佳工作参数,采用edem软件与fluent软件耦合的方法,对稻米与茎秆在不同振幅、频率、振动方向角下的清选过程进行模拟。通过统计稻米清洁率和损失率,来衡量不同参数下风筛装置的工作性能。结果表... 详细信息

为研究振动筛对清选效果的影响,以及寻找最佳工作参数,采用edem软件与fluent软件耦合的方法,对稻米与茎秆在不同振幅、频率、振动方向角下的清选过程进行模拟。通过统计稻米清洁率和损失率,来衡量不同参数下风筛装置的工作性能。结果表明,随着振幅和频率的增加,损失率、清洁率也增大,但增加到一定程度后清洁率会下降;随着振动方向角的增加,损失率和清洁率均会下降。综合考虑,振幅为8mm,频率为9Hz,振动方向角为4°时,得到稻米清洁率为99.73%,损失率为0.03%,为最佳工作参数。所做研究可为谷物清选装置参数优化提供一定参考。

关键词：风筛清选装置 edem-fluent 振幅频率振动方向角

基于edem-fluent耦合的米糠碎米分离装置的试验研究

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包装与食品机械 2022年第5期40卷 76-83页

作者：雷港余南辉范吉军蒋左霖王立宗陈为真张永林武汉轻工大学机械工程学院武汉430023 武汉轻工大学电气与电子工程学院武汉430023

为有效提高米糠、碎米的分离效率,设计一种振动与风选相结合的分离装置,通过edem-fluent 耦合仿真,设计关于分离装置拱形隔板的高度、宽度的单因素仿真试验,得出分离装置的分离效率随着拱形隔板高度的增加而呈现较大幅度地提升;随着拱... 详细信息

为有效提高米糠、碎米的分离效率,设计一种振动与风选相结合的分离装置,通过edem-fluent 耦合仿真,设计关于分离装置拱形隔板的高度、宽度的单因素仿真试验,得出分离装置的分离效率随着拱形隔板高度的增加而呈现较大幅度地提升;随着拱形隔板宽度的增加而呈现较小幅度的提升。通过设计二因素四水平正交试验,得出当拱形隔板高度为95 mm、宽度为110 mm时,分离装置分离率为82.66%、损失率为0。研究为分离机构创新设计提供理论和试验支撑。

关键词：分离装置 edem-fluent 拱形隔板分离效率正交试验

基于edem-fluent耦合模拟高含硫气藏地层硫沉积

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断块油气田 2016年第2期23卷 213-215页

作者：李周罗卫华吴昊刘百川赵慧言西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉618300

溶解在酸性气体中的元素硫会随着地层压力的降低从气体中析出,析出硫微粒的沉积会对地层造成严重伤害。以往对于地层孔隙中硫微粒的沉积与否,主要是通过研究其所受合力情况来判别,忽略了硫微粒的具体形状、碰撞、聚集等因素。因此,针对... 详细信息

溶解在酸性气体中的元素硫会随着地层压力的降低从气体中析出,析出硫微粒的沉积会对地层造成严重伤害。以往对于地层孔隙中硫微粒的沉积与否,主要是通过研究其所受合力情况来判别,忽略了硫微粒的具体形状、碰撞、聚集等因素。因此,针对井筒附近地层发生硫沉积的高含硫气藏,利用edem-fluent耦合方法模拟研究孔隙中硫的沉积规律。研究结果表明:同样大小的微粒,由于存在碰撞、凝聚等作用力,所受合力不同,产生了不同的运动规律;在流动方向上,硫沉积量呈递增趋势;硫微粒在孔隙中的同一位置沉积量,会随着时间的增加逐渐增大;离孔隙壁面越近的硫微粒,沉积越牢固,越不容易被气流带走;硫微粒浓度在纵向从上到下依次增加;随着气体中硫质量分数的增加,硫沉积速率也增大;孔隙突然扩大或缩小,硫沉积呈现出不同的规律。

关键词： edem-fluent 耦合模拟高含硫气藏硫沉积

基于edem-fluent耦合风筛式蚕豆清选装置设计与试验

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基于EDEM-Fluent耦合风筛式蚕豆清选装置设计与试验

作者：王月华山西农业大学

学位级别：硕士

蚕豆营养丰富,应用普遍,是我国重要的食用豆作物,既属于粮食型作物又属于经济型作物,具有广阔的发展前景。国内蚕豆联合收割机机械化水平有待提高,清选装置作为蚕豆联合收割机的重要组成部分之一,其工作性能直接影响清选后蚕豆的含杂率... 详细信息

蚕豆营养丰富,应用普遍,是我国重要的食用豆作物,既属于粮食型作物又属于经济型作物,具有广阔的发展前景。国内蚕豆联合收割机机械化水平有待提高,清选装置作为蚕豆联合收割机的重要组成部分之一,其工作性能直接影响清选后蚕豆的含杂率和损失率。通过经验法寻找影响风筛式蚕豆清选装置清选性能的关键参数的最佳组合需要大量的时间和足够的材料,仿真寻优可以得到不同关键参数取值对清选性能影响的规律。本文针对蚕豆脱出物开展风筛式清选装置的仿真分析与试验,测定蚕豆脱出物的物料成分和特性,分析清选装置关键部件的运动规律,探究清选仿真试验中清选室内气流场分布规律以及在气流场和振动筛的共同作用下蚕豆脱出物各成分速度变化及运动规律,通过仿真模拟试验确定清选装置中影响清选性能的最佳组合参数,为风筛式蚕豆清选装置的设计加工提供理论参考。本文主要工作内容及结论如下:(1)对蚕豆脱出物的成分进行了分析,其主要成分为蚕豆籽粒、碎豆荚、短茎秆及灰尘等其它细小杂余,其中短茎秆对清选性能影响最大。测量蚕豆脱出物几何尺寸、质量、密度、悬浮速度、与不同材料间的接触参数(碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数),采用基本球单元组合方法建立蚕豆籽粒离散元模型,为后续清选仿真参数设置提供理论基础。(2)根据蚕豆物理特性和《农业机械设计手册》要求,对蚕豆清选装置总体结构及主要部件进行设计,介绍蚕豆清选装置工作原理,对振动筛筛型进行选择,对清选室内蚕豆脱出物进行受力分析,在Matlab软件中建立振动筛运动的仿真模型,对振动筛机构进行运动学仿真分析,在Ansys软件中对蚕豆清选装置中心轴进行分析,结果表明中心轴在强度、刚度、安全系数方面满足设计要求。(3)通过edem与fluent耦合风筛式仿真试验,建立清选装置的简化模型,对蚕豆清选过程进行数值模拟,分析蚕豆清选装置中的气压分布规律、气流速度变化规律以及蚕豆脱出物在清选室内的运动情况。(4)通过查阅文献资料,对蚕豆清选装置在仿真清选过程中的影响因素进行分析,以振动筛振幅、振动筛振动频率、振动筛倾角、风机风速为试验因素,蚕豆籽粒清选率、蚕豆籽粒清选损失率为评价指标,对清选装置进行清选工作时影响清选性能的因素进行正交试验,明确了各影响因素在清选过程中对蚕豆籽粒清选率和清选损失率的不同影响程度。综合考虑各参数对清选性能的影响,确定了最佳组合参数为:振动筛振幅22 mm、振动筛振动频率5 Hz、振动筛倾角3°、风机风速12 m/s,设计加工风筛式蚕豆清选装置,得出最佳参数组合下台架试验与仿真试验的蚕豆籽粒清选率和清选损失率的相对误差分别为0.18%和1.49%,结果表明edem-fluent耦合方法对蚕豆清选装置的清选过程进行模拟研究是可行的,仿真结果为风筛式蚕豆清选装置的设计加工提供了数据支持和理论参考。

关键词：蚕豆运动学分析风筛式清选 edem-fluent 参数优选清选设备

基于edem-fluent耦合胡麻清选装置仿真分析与优化

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基于EDEM-Fluent耦合胡麻清选装置仿真分析与优化

作者：李姣姣山西农业大学

学位级别：硕士

胡麻,即油纤兼用型或油用型亚麻的俗称,是中国西北和华北地区主要的油料作物。目前我国的胡麻收获机械化水平不高,清选装置作为胡麻联合收获机以及胡麻分段收获装置核心部件之一,其工作性能直接影响胡麻的收获质量。为此,针对胡麻脱出... 详细信息

胡麻,即油纤兼用型或油用型亚麻的俗称,是中国西北和华北地区主要的油料作物。目前我国的胡麻收获机械化水平不高,清选装置作为胡麻联合收获机以及胡麻分段收获装置核心部件之一,其工作性能直接影响胡麻的收获质量。为此,针对胡麻脱出物开展风筛式清选装置的仿真设计与分析,并结合先进的农业机械相关理论与研究手段,探究清选装置内部气流场分布规律以及胡麻脱出物各成分运动规律,分析清选装置作业参数对清选装置清选性能的影响,确定最优的组合参数,以期进一步提升胡麻产业机械化发展水平。本文主要工作内容如下:(1)对胡麻脱出物的成分进行了分析,其主要成分包括胡麻籽粒、短茎秆、蒴果壳以及少量的蒴果和其它轻质杂余,其中短茎秆对清选性能的影响最大。通过调研与试验研究获得胡麻脱出物各成分的质量占比,测定了胡麻脱出物三轴尺寸及物理特性,并应用edem软件球形颗粒填充方式建立了胡麻脱出物的离散元模型。(2)根据胡麻脱出物物理特性以及《农业机械设计手册》要求,对胡麻清选装置主要结构进行设计,阐明了清选装置工作原理,并对清选筛机构进行运动学仿真分析。(3)采用DEM-CFD耦合原理,对胡麻清选过程进行数值模拟,分析胡麻脱出物各成分在清选过程中的运动速度、运动轨迹随时间变化的规律,以及明确了清选室内气流的速度分布、压力分布规律。(4)对清选过程中的相关影响因素进行分析,以胡麻籽粒含杂率、胡麻清选损失率为指标,选定风机风速、气流倾角、清选筛振动频率以及振幅为影响因素设计单因素试验、正交试验。通过利用Origin、Design-Expert等软件进行统计分析和优化,明确了各因素在清选过程中对胡麻籽粒含杂率和清选损失率影响的主次顺序。综合考虑各参数对清选性能的影响,确定了最佳组合参数为:风机风速5 m/s、气流倾角8°、清选筛振动频率5 Hz、清选筛振幅10 mm,并对最佳组合参数进行仿真模拟,得到胡麻籽粒含杂率为2.91%,胡麻清选损失率为2.20%。

关键词：胡麻脱出物 edem-fluent 清选过程性能分析参数优化

喷砂工艺的edem-fluent耦合模拟研究

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喷砂工艺的EDEM-Fluent耦合模拟研究

作者：周大鹏辽宁科技大学

学位级别：硕士

喷砂工艺作为一项表面处理技术,在多个行业中运用的极为广泛,并发挥着重要的作用。然而,该技术在实际的应用中,随意性大,主要以经验为主,缺乏理论支撑和指导,因此,有必要对喷砂工艺的相关内容展开系统深入性理论研究。喷嘴是喷砂机作业... 详细信息

喷砂工艺作为一项表面处理技术,在多个行业中运用的极为广泛,并发挥着重要的作用。然而,该技术在实际的应用中,随意性大,主要以经验为主,缺乏理论支撑和指导,因此,有必要对喷砂工艺的相关内容展开系统深入性理论研究。喷嘴是喷砂机作业的重要元件,现以三维文丘里型喷嘴为研究对象,首先通过试验的对比,验证了edem-fluent耦合模拟喷嘴内气固两相流场是可行合理的。然后以喷嘴的收缩角、喉部半径及扩散角三种结构的不同大小来设置正交表进行仿真实验,然后运用方差分析法(F检验),分析各因素水平的出砂平均速度和出砂总量这两种结果的变化规律,并利用控制变量法进一步探究了喉部半径对出砂平均速度和出砂总量的影响原因。结果表明:出砂平均速度随着喉部半径的增大而快速增大,随着收缩角的增大而减小;出砂总量随喉部半径的增大而快速减小,随着收缩角的增大而缓慢增大;其中喉部半径对两者的影响最为显著,在控制变量的条件下,随着喉部半径增大,喷嘴内负压增大,使得出砂平均速度越大,但喉部半径增大至8 mm时,出砂平均速度不再增大且有略微的下降,又由于砂粒速度越大,在喷嘴内砂粒的停留时间越短,进而使单位时间内在喷嘴出口处统计到的砂粒总质量越少。对于气动喷砂作用于工件表面冲蚀特性的研究,在edem-fluent耦合的基础上,现引入Archard wear模型模拟分析了喷砂冲蚀平板的过程,并通过试验验证了其可行性,基于这一方法,预测了颗粒冲击状态和冲蚀区域效果,研究了不同的喷射角度、砂粒粒径及供砂速率对平板冲蚀深度总量的影响规律,并进一步探究了冲蚀深度总量因不同因素参数而变化的原因。结果表明:喷砂作用于平板的冲蚀宏观形貌为中心区域深向外扩展逐渐变浅,不同喷射角度又会造成类椭圆形或类圆形区域。在控制单因素变量条件下,随着喷射角度的增大,冲蚀深度总量先缓慢增大至峰值,紧接着几乎呈线性减小;因此,得出喷砂冲蚀平板时应尽可能的保持倾斜,喷射角度以50°为宜。同时,砂粒粒径越小,供砂速率越大,冲蚀深度总量越大,冲蚀效率越高。喷射角度小时,以切向累积接触能量为主,喷射角度大时,以法向累积接触能量为主,对冲蚀深度总量的影响是由二者共同决定的,但切向累积接触能量占主导时,冲蚀深度总量相对较大。通过对喷嘴结构和喷砂冲蚀特性的研究,进一步揭示了喷砂工艺的机理,为喷砂领域的研究提供了一定的理论支持和导向。

关键词：喷砂气固两相流 edem-fluent 喷嘴冲蚀特性

基于edem-fluent耦合混合颗粒分离效应的模拟研究

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基于EDEM-FLUENT耦合混合颗粒分离效应的模拟研究

作者：张凡辽宁科技大学

学位级别：硕士

颗粒物质在自然界中随处可见,且被广泛地应用于工农业的实际生产活动中,如粮食筛分、矿物分选、药品生产等,而且随着“巴西果”、“反巴西果”等分离现象的发现,众多学者与研究人员对颗粒分离现象的产生及其内在分离机理产生了浓厚的兴... 详细信息

颗粒物质在自然界中随处可见,且被广泛地应用于工农业的实际生产活动中,如粮食筛分、矿物分选、药品生产等,而且随着“巴西果”、“反巴西果”等分离现象的发现,众多学者与研究人员对颗粒分离现象的产生及其内在分离机理产生了浓厚的兴趣,并对此进行了深入的研究,但是由于颗粒物质是一种复杂无序的不平衡离散体系,人们对颗粒物质的研究还不够全面与完善,因此对于颗粒物质的研究是具有一定的工程应用与学术价值。混合颗粒的分离在矿物分选方面有着广泛地应用,且随着计算机技术的发展,人们对于数值仿真软件的应用越来越普遍。因此,为了对密度和粒度不同混合颗粒同时进行分离,尝试选用冲击水流和筛网筛分的联合分离工艺,采用edemfluent耦合方法,选用铁矿石与脉石颗粒进行仿真颗粒的参数设置,以铁矿石的回收率与含杂率为评价指标,对混合颗粒在分选装置中的分离行为进行模拟研究,并对其内在的分离机理进行分析。随后探讨不同工艺参数对混合颗粒分离效果的影响,包括:筛网的作用、水速、筛面倾角、筛网振动参数(频率、振幅、振动方向角)、筛网结构、颗粒形状、给料速度、颗粒间的密度比,从而得出分选装置最佳的工作参数,最后采用真实不同粒径的铁矿石与石英砂进行验证性试验,检验仿真试验结果的准确性。研究结果表明:分选装置采用横向水流与筛网筛分的联合分选工艺能够实现对密度和粒度不同混合颗粒同时进行分离,但分选结果存在不足之处。建立回收率与含杂率的评价标准,在对水速进行讨论时,发现水速在1.6 m/s时混合颗粒的分离效果最好;在对固定格筛的倾斜角度进行讨论时,发现改变筛网倾角并不能有效地提高混合颗粒的分离效果;在对筛网的振动参数进行讨论时,发现筛网在频率为8.396 Hz、振幅为4.693 mm、振动方向角为40.477°时,混合颗粒的分离效果最佳,回收率为98.625%,含杂率为8.134%;在对筛网结构进行讨论时,发现固定棒条筛的筛面倾角为20°时,混合颗粒的分离效果最好,回收率为98.20%,含杂率为8.43%;在对给料速度进行讨论时,发现在时间一定时,给料量越大,分选效果越差;在对颗粒的形状及密度比进行讨论时,发现颗粒的形状对于混合颗粒分离效果没什么影响,而颗粒间的密度比只有达到1.5以上时,混合颗粒才会产生明显的分离现象;最后进行验证性试验,对比试验结果与仿真结果,证实了联合分选工艺与edem-fluent耦合方法的有效性及准确性。通过对分选装置内混合颗粒分离行为的模拟研究,解释了其中的内在分离机理,为对密度和粒度不同混合颗粒的分离研究完善提供一定的理论支持。

关键词：混合颗粒颗粒分离 edem-fluent 联合分选