為探究玉米顆粒形狀與顆粒濕度（顆粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.23%）對顆粒堆積形態(tài)的影響,課題組利用離散元法（discrete element method,DEM）對玉米顆粒進行了顆粒堆積模擬。采用3種不同的顆粒模型（球形、楔形和3D掃描）,設(shè)置2種不同干燥度的顆粒物料群來模擬顆粒堆積。結(jié)果表明:在顆粒干燥的情況下,球形顆粒的堆積角最小,楔形顆粒與3D掃描顆粒的堆積角差別較小;顆粒在一定濕度情況下,楔形顆粒的堆積角最大,其次是球形顆粒和3D掃描顆粒。顆粒形狀對顆粒堆積形態(tài)的影響要小于顆粒濕度對顆粒堆積形態(tài)的影響。 

【文章來源】：輕工機械. 2020,38(06)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

3種顆粒模型

考慮模擬濕顆粒接觸碰撞時，顆粒之間會發(fā)生團聚現(xiàn)象，故課題組采用適用于農(nóng)作物含濕物料的JKR Cohesion(Hertz-Mindlin with JKR)接觸模型。考慮到模擬對象為直徑10 mm的宏觀顆粒系統(tǒng)，顆粒間的液橋力大于顆粒間的范德華力，而靜電力一般在干燥的微觀顆粒系統(tǒng)里有顯著作用，因此課題組在采用JKR接觸模型時，范德華力和靜電力均可忽略不計，使玉米濕顆粒發(fā)生黏結(jié)團聚的力以液橋力為主。濕顆粒在相互接觸時會因為其外在水分而形成液橋力，課題組以靜態(tài)時2球型顆粒的接觸為研究對象，靜態(tài)液橋力由表面張力Fs和靜水壓Fp組成[11]。在此我們忽略液橋自身重力對靜態(tài)液橋力的影響，那么靜態(tài)液橋力就會滿足Laplace方程。如圖2所示，2個濕球顆粒之間形成了液橋。液橋毛細(xì)管壓力為

文中采用的顆粒模型為德美亞一號玉米顆粒，料斗高度為200 mm，其入口與出口處的半徑分別為100和30 mm，出料口處距離底面方盤為200 mm，設(shè)置生成顆�？倲�(shù)為2 000個，顆粒物理參數(shù)[12]如表1～2所示，仿真模型如圖3所示。由圖3可以看出，顆粒在料斗內(nèi)下落的過程中與料斗內(nèi)壁發(fā)生碰撞，從而使得顆粒在出料口處聚集且形成顆粒流而流出料斗。當(dāng)顆粒到達(dá)底面時，顆粒與底面發(fā)生碰撞并且產(chǎn)生能量損耗，多次碰撞后顆粒會停留在底面上;后面到達(dá)底面的顆粒會與底面原有的顆粒發(fā)生碰撞且消耗能量，顆粒與顆粒之間不斷地發(fā)生碰撞，位于顆粒堆邊緣的顆粒，會在顆粒相互碰撞的過程中散落在顆粒堆的基底周圍;當(dāng)顆粒之間的碰撞力較小時，顆�？赡軙谀Σ亮Φ淖饔孟掠深w粒堆的上部滾到顆粒堆的下部，如果顆粒之間的碰撞較大時，顆�？赡軙⒙涞筋w粒堆的周圍，并不參與顆粒堆的形成。最終顆粒物料群發(fā)生多次碰撞后均會停留在底面或者其它顆粒上部，從而形成顆粒堆積，顆粒堆與底面的夾角即為顆粒堆積角。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]玉米籽粒的物理力學(xué)特性研究[D]. 周文秀.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3336817