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基于edem-fluent耦合的激光机械钻头井底流场与排屑性能研究

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工程设计学报 2023年第4期30卷 521-530页

作者：李琴雷雨薇孙浩翔代茂林陈科西南石油大学机电工程学院四川成都610500

激光机械钻头是一种新型破岩装备,适用于超深层油气资源的开发。在钻进过程中,先利用激光对岩石进行辐射,使得机械钻头能够快速破岩,但同时会产生大量岩屑。若激光机械钻头的排屑性能不佳,则会导致二次钻井以及钻头磨损加剧,而钻头起下... 详细信息

激光机械钻头是一种新型破岩装备,适用于超深层油气资源的开发。在钻进过程中,先利用激光对岩石进行辐射,使得机械钻头能够快速破岩,但同时会产生大量岩屑。若激光机械钻头的排屑性能不佳,则会导致二次钻井以及钻头磨损加剧,而钻头起下钻频繁会严重影响钻井效率。为此,以提高激光机械钻头排屑性能为目标,建立了激光机械钻头三维模型,利用edem-fluent耦合方法对其排屑过程进行了数值模拟;同时,通过对激光机械钻头井底流场的分析,提出了排屑性能指标,并采用正交试验法对其流道倾角、流道直径以及激光通道宽度进行了优化,从而改进了其井底流场和排屑性能。结果表明:优化后激光机械钻头的流道倾角为17°,流道直径为10 mm,激光通道宽度为5 mm;井底低速区面积占比为11.07%,下降了26.19个百分点;井底径向漫流速度为27.93 m/s,提高了61.54%;环空岩屑运移速度为8.97 m/s,提高了46.57%;平均岩屑滞留量减少了46.38%,平均岩屑堆积量减少了59.43%。综上,优化后激光机械钻头的排屑性能得到了有效提升。研究结果可为激光机械钻头水力结构的设计提供数据参考。

关键词：激光机械钻头 edem-fluent耦合水力结构井底流场排屑性能

基于edem—fluent耦合矿物颗粒分离效果的模拟研究

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矿产综合利用 2022年第6期43卷 159-166页

作者：张凡李玲玲马学东辽宁科技大学机械工程与自动化学院辽宁鞍山114051

为了能同时依据矿粒的密度和粒度对其分离,尝试选用水平冲击水流和振动作用的联合分离工艺,采用edem-fluent耦合方法,以矿粒的回收率及分离产品含杂率为评价指标,对矿粒在分选装置中的分离行为进行模拟研究,并探讨不同工艺参数对矿粒分... 详细信息

为了能同时依据矿粒的密度和粒度对其分离,尝试选用水平冲击水流和振动作用的联合分离工艺,采用edem-fluent耦合方法,以矿粒的回收率及分离产品含杂率为评价指标,对矿粒在分选装置中的分离行为进行模拟研究,并探讨不同工艺参数对矿粒分离效果的影响。结果表明:所选用的分离工艺可有效地依据矿粒的密度和粒径进行分离。添加振动筛能大幅度降低分离产品的含杂率。分选装置的较佳参数为:筛面倾角为0°、振动频率为10 Hz、振幅为3 mm、颗粒入口底部宽度为7 mm,此时回收率96.8%,含杂率5.67%。

关键词： edem-fluent耦合矿粒分离回收率含杂率模拟研究

基于edem-fluent耦合的气爆松土效果仿真分析

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东北农业大学学报 2022年第3期53卷 70-79页

作者：陈金楚奚小波殷慧子张翼夫张宝峰金亦富张瑞宏扬州大学机械工程学院江苏扬州225127

为明晰气爆松土作用机理,设计外扩型、外缩型、直口型三种流孔结构,以气爆钻杆为研究对象,通过edem-fluent耦合建立气爆松土仿真模型,对不同气爆压力P和松土作业深度H土壤扰动效果仿真,并进行气爆松土试验。仿真结果表明,直口型流孔土... 详细信息

为明晰气爆松土作用机理,设计外扩型、外缩型、直口型三种流孔结构,以气爆钻杆为研究对象,通过edem-fluent耦合建立气爆松土仿真模型,对不同气爆压力P和松土作业深度H土壤扰动效果仿真,并进行气爆松土试验。仿真结果表明,直口型流孔土壤扰动效果最佳,当P为0.4 MPa、H为100 mm时,出口气流速度达60 m·s^(-1)、径向扰动范围达785 mm;当H一致时,土壤扰动区域随着P增大而增大;当P一致时,H200 mm时,土壤扰动区域随H变化不明显;当H100 mm时,土壤扰动最大深度大于H;土体抬升高度与H成反比,与P成正比,P持续增大,抬升高度趋于平缓。试验结果表明,气爆使土体产生裂隙并扩散,其拟合曲线为抛物线,与仿真结论一致,试验土体扰动范围与仿真值误差较小,仿真结果合理可靠。研究可为气爆松土工艺参数制定及机具结构设计提供理论依据。

关键词：气爆松土 edem-fluent耦合土壤模型土壤扰动拟合曲线

基于edem-fluent耦合仿真的小麦宽苗带精量电控排种系统设计与试验

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河北农业大学学报 2022年第1期45卷 105-114,120页

作者：赵晓顺赵达卫池丹丹霍倩柏文杰冉文静河北农业大学机电工程学院河北保定071001 唐山科技职业技术学院河北唐山063000

为匹配小麦宽苗带播种技术,解决地轮打滑导致播种均匀性差的问题,设计了正负压式小麦宽苗带电控精量排种系统。旋转编码器HN3806-AB-400N实时获取作业机具的前进速度,单片机采用PWM控制方式,通过BLD-300B电机驱动器控制驱动80BL02直流... 详细信息

为匹配小麦宽苗带播种技术,解决地轮打滑导致播种均匀性差的问题,设计了正负压式小麦宽苗带电控精量排种系统。旋转编码器HN3806-AB-400N实时获取作业机具的前进速度,单片机采用PWM控制方式,通过BLD-300B电机驱动器控制驱动80BL02直流无刷电机。借助edem-fluent耦合仿真分析,统计在15、19、23、27、31 r/min 5个水平下的合格指数、重播指数和漏播指数,15~27 r/min时合格指数≥80%,23~31 r/min时漏播指数变化明显,转速对漏播指数影响较大。通过响应面试验得到较优参数组合:吸种负压-3.5 kPa,排种器转速19 r/min,投种高度180 mm。利用试验进行验证,结果为:重播率9.22%,漏播率10.16%,合格率80.62%,满足相关的技术要求与农艺要求。

关键词：小麦精量排种电控系统宽苗带 edem-fluent耦合响应面试验交互作用

基于edem-fluent耦合的滚筒冷渣机颗粒轴向扩散运动

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科学技术与工程 2022年第3期22卷 1004-1010页

作者：何庆中赖镜安王佳廖伯权彭涛四川轻化工大学机械工程学院宜宾644000 四川红华实业有限公司乐山614000

基于欧拉-拉格朗日、离散单元法理论,利用edem-fluent耦合方法,考虑了气相对颗粒的相互作用,以及颗粒与颗粒之间的碰撞,对滚筒冷渣机六棱形冷渣管料床中灰渣颗粒轴向扩散进行了数值模拟分析,得出了灰渣颗粒在填充度25%,颗粒滚落状态下... 详细信息

基于欧拉-拉格朗日、离散单元法理论,利用edem-fluent耦合方法,考虑了气相对颗粒的相互作用,以及颗粒与颗粒之间的碰撞,对滚筒冷渣机六棱形冷渣管料床中灰渣颗粒轴向扩散进行了数值模拟分析,得出了灰渣颗粒在填充度25%,颗粒滚落状态下的动态休止角为29°,安装倾斜角3°工况下,轴向扩散运动随滚筒转速(5~10 r/min)、颗粒粒径(1.5~3.5 mm)的变化规律。实验结果表明:当粒径一定时,轴向扩散系数随着滚筒转速的增大而增大,相比5 r/min转速,10 r/min转速下颗粒轴向扩散系数增大了23.6%;当滚筒转速一定时,轴向扩散系数随着粒径的增大而增大。粒径从1.5 mm增加到3 mm及3.5 mm时,轴向扩散系数分别增大了2倍和6.06倍。轴向扩散系数越大,颗粒轴向运动就越剧烈,滚筒出力越强,炉渣处理效率越高。

关键词：滚筒冷渣机 edem-fluent耦合颗粒运动轴向扩散气固两相流

基于edem-fluent耦合的气爆松土效果仿真分析与试验

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基于EDEM-Fluent耦合的气爆松土效果仿真分析与试验

作者：陈金楚扬州大学

学位级别：硕士

在整个果树的生长过程中，对其根系进行松土显得尤为重要。目前大量的开沟机具存在功能单一、形式老旧等劣势，开沟后还要进行播种、覆土、浇灌等一系列作业，忽视了果树在其生长各个阶段依旧需要松土来为其下个阶段生长做准备的情况。... 详细信息

在整个果树的生长过程中，对其根系进行松土显得尤为重要。目前大量的开沟机具存在功能单一、形式老旧等劣势，开沟后还要进行播种、覆土、浇灌等一系列作业，忽视了果树在其生长各个阶段依旧需要松土来为其下个阶段生长做准备的情况。不仅如此，传统开沟器对于板结的土壤、定植的作物根系还具有极大的伤害性，从而影响最终果实的品质。本文从农机应用的优质、高效、安全、低耗四个方向对现有气爆松土机钻杆部件的结构参数进行设计优化，并对相关标准件进行合理选型。　　当前，对于气爆松土的研究主要以田间试验为主，计算机软件仿真部分一直少有涉及。本文以气爆松土机钻杆部位为研究对象，将其内壁空间作为流体域，在Workbench中划分网格并设置边界条件。然后在fluent中设置输入、输出气压值将钻杆模型与edem生成的土壤颗粒模型进行接触，实现edem—fluent软件间耦合仿真。　　本文完成的主要工作如下:　　(1)通过查阅相关文献来分析当前气爆松土机的研究现状和离散元的应用情况，根据我国果树种植的农艺标准，结合气爆松土机的最初设计要求，包括作业需求、作业环境、作业功耗，便于后续整机钻杆结构的设计优化和仿真。　　(2)考虑到果园土壤的长期板结且受农用机具常年压实，本文通过edem软件创建较小颗粒堆积生成土壤模型，符合现实土壤结构中犁底层的特性。利用颗粒工厂生成前期处理好的颗粒体积、形状、数量和分布系数来填充固定尺寸的Box边界。通过现有四种颗粒间物理接触模型原理和颗粒间压缩力结果比对，确定模拟颗粒.颗粒间、颗粒.实体间的接触、挤压和碰撞的最佳模型。　　(3)Workbench软件的CFD模块中，利用DM对钻杆抽取流体域，然后在mesh模块中网格划分，选定命名inlet、outlet面和wall面，导出msh文件。将导出的网格文件导入fluent中设置流体参数，选定命名好的面全部改为wall类型，读出boundary文件，在edem软件中导入此封闭wall面实体。调节钻杆的三维位置，来实现钻杆与颗粒土壤模型的deck文件在不同深度的接触。　　(4)fluent软件中，将出入口同时设置为压力出入口。考虑给定inlet面压力、容积流量，不计其他影响因素。根据空压机压降公式计算出对应outlet面的压力值。确定接触反应发生位置，采用的耦合接口、湍流模型、流体域耦合法。跨相参数交换中的阻力模型、热传递模型、升力模型。　　(5)设计钻杆的三种开口形式:外扩型、外缩型、直口型。采用一组气爆压力尸和松土深度日，根据fluent后处理结果确定钻杆出口气流速度最大的开口形式。连接耦合edem，测量不同开口的土壤颗粒扰动范围，综合确定最合适的开口形式，针对此出口钻杆进行9组气爆压力一松土深度参数仿真，确定最佳参数组合。　　(6)对气爆松土整机进行田问试验，将钻杆插入制作好的土体中，不同深度对应不同空压机气压值进行试验。手工剖面观察距爆气中心70mm截面的土壤裂隙，取裂隙轨迹形成过程中点的位置作为测量的标准。测量参考点距离大小确定各点横纵坐标，对形成的裂隙轨迹拟合曲线得出相应的一元二次方程式，与耦合仿真的采点结果对比。　　验证双方结果的合理性。

关键词：气爆松土机钻杆部件结构参数 edem-fluent耦合田间试验

基于edem-fluent耦合方法的负压筛分堵塞分析

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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长江大学学报（自然科学版） 2022年第2期19卷 72-79页

作者：马卫国李晨聂玲长江大学机械工程学院湖北荆州434023

负压泥浆筛筛分不同于常规的泥浆振动筛,筛分过程中固相颗粒堵塞筛网及其对流体流动的影响是影响筛分性能的关键因素,揭示其影响规律对于提高负压筛的筛分性能和稳定性具有指导意义。基于edem-fluent耦合方法,建立了筛分颗粒接触模型模... 详细信息

负压泥浆筛筛分不同于常规的泥浆振动筛,筛分过程中固相颗粒堵塞筛网及其对流体流动的影响是影响筛分性能的关键因素,揭示其影响规律对于提高负压筛的筛分性能和稳定性具有指导意义。基于edem-fluent耦合方法,建立了筛分颗粒接触模型模拟气体流动和颗粒的运动,分析了5种气流量、5种颗粒体积分数和5类不同颗粒粒径配比条件下气固两相在筛分过程中的流动状态、静压分布、颗粒堵塞筛网孔眼、颗粒堆积以及气体透筛所需的负压。结果表明,无论颗粒体积分数和颗粒粒径配比如何改变,都存在颗粒堵塞筛网孔眼现象,气体透筛所需的负压受颗粒堆积量的影响很小,主要受筛网孔眼堵塞程度和气流量大小的影响,当筛网面积为150mm^(2),孔径为0.15mm(100目),气流量为4.05L/min,颗粒体积分数为0.35‰~0.55‰时,气体透筛所需的负压为25~33kPa。

关键词：负压筛分气体筛网堵塞颗粒堆积 edem-fluent耦合

基于edem-fluent耦合的离心泵内过流部分的磨损特性研究

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热能动力工程 2020年第1期35卷 62-69页

作者：黄思黄家兴莫宇石张展发华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广东肯富来泵业股份有限公司广东佛山528000

运用edem-fluent软件,采用连续流体介质与固体颗粒离散元耦合计算方法,在同样的泵入口颗粒浓度下模拟计算了0.7Qd、1.0Qd和1.3Qd3种工况的离心泵内固液两相流场。通过引入Archard磨损模型,计算得到叶轮叶片头部、叶片尾端、叶片工作面... 详细信息

运用edem-fluent软件,采用连续流体介质与固体颗粒离散元耦合计算方法,在同样的泵入口颗粒浓度下模拟计算了0.7Qd、1.0Qd和1.3Qd3种工况的离心泵内固液两相流场。通过引入Archard磨损模型,计算得到叶轮叶片头部、叶片尾端、叶片工作面、叶片背面、叶轮前盖板、叶轮后盖板和蜗壳等过流部分的磨损量和磨损规律。结果表明:蜗壳的磨损量约占泵内总磨损量的70%;叶轮内的磨损集中在叶片前缘、工作面尾部与后盖板交界以及背面后半段与前盖板交界处;小流量工况下,叶轮前盖板磨损量较大,随着流量增大,叶轮叶片工作面和后盖板磨损增加显著。

关键词：离心泵 edem-fluent耦合固液两相流磨损数值模拟

基于edem-fluent耦合的喷砂机磨损计算

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武汉大学学报（工学版） 2020年第9期53卷 825-830页

作者：惠志全黄思黄家兴李茂东叶伟文广州特种承压设备检测研究院广东广州510663 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

为研究喷砂机内气固两相流及磨损特性,采用edem-fluent耦合方法,将喷砂机内空气视为连续相的理想气体、磨料砂粒视为离散相固体,计算了额定工况下喷砂机内气相的瞬态流场和砂粒的运动、动力和碰撞特性,引入Archard的磨损模型,计算了喷... 详细信息

为研究喷砂机内气固两相流及磨损特性,采用edem-fluent耦合方法,将喷砂机内空气视为连续相的理想气体、磨料砂粒视为离散相固体,计算了额定工况下喷砂机内气相的瞬态流场和砂粒的运动、动力和碰撞特性,引入Archard的磨损模型,计算了喷砂机的磨损量并分析其磨损规律。研究结果表明,喷砂机罐内气压较为均匀,进入出口管后存在明显压降。从入口进入的高速气体在罐内产生一个位置、大小和形状不断变化的气流旋涡,喷砂机内砂粒在气流带动下作周期性循环运动,在罐顶速度较大,到达罐底时速度有明显下降。磨损位置集中在出口管、罐体入口对面一侧上部以及锥体初始段。

关键词：喷砂机 edem-fluent耦合气固两相流磨损数值模拟