本文關鍵詞：基于DEM的振動篩分過程機理研究

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【摘要】：篩分過程理論是研制振動篩分設備的基礎理論,能夠為新型高可靠性大型振動篩分設備的研制和最優(yōu)控制提供指導,具有重要的工程實際意義。為此,本文基于DEM(discrete element method)對振動篩分過程機理進行了數(shù)值模擬和試驗研究,主要研究成果如下:在掌握DEM模擬有關基本理論的基礎上,利用Stream DEM軟件對料斗的顆粒充填過程進行了數(shù)值模擬,比較了基于CPU和基于GPU加速算法的模擬過程,獲得了基于CPU和基于GPU運算的條件下模擬顆粒數(shù)量和所需模擬時間之間的關系,得出基于GPU的計算機圖形學加速算法可顯著提高離散元程序的運算效率的結論,為提高大數(shù)量顆粒系統(tǒng)的離散元法模擬效率提供了參考。為驗證篩分過程DEM模擬研究的可靠性,在自制振動篩模型機上開展了試驗研究,將篩分效率、不同粒級顆粒在篩面上運動軌跡以及篩面顆粒運動速度的試驗結果與DEM模擬結果進行了比較。結果表明:基于球形顆粒進行篩分過程DEM模擬時,所得篩分效率和顆粒速度與試驗結果間的相對誤差分別在11%~89%、0.76%~28.2%之間,基于非球形顆粒的DEM模擬時的相對誤差分別在5.3%~12.5%、2.55%~16.82%之間,可見,基于非球形顆粒的模擬結果能夠更為準確地模擬篩面顆粒系統(tǒng)的運動學行為。對圓振動篩分過程進行了DEM模擬研究,分析了振動頻率、篩面傾角、振幅和篩面長度等參數(shù)對篩面顆粒跳動次數(shù)、部分篩分效率以及篩面顆粒運動速度的影響機理,并將DEM模擬結果與理論值進行對比,結果表明:當拋擲指數(shù)D3.3時,篩面顆粒單位時間內(nèi)的跳動次數(shù)與模型機的振動頻率一致;篩面顆粒運動速度的模擬值與理論值之間的相對誤差基本在12%以內(nèi),理論速度能夠較好地反映篩面顆粒運動速度。在自制振動篩模型機上進行了篩分過程試驗研究,研究了振動參數(shù)對部分篩分效率、篩面顆粒運動速度以及篩面顆粒的跳動次數(shù)的影響規(guī)律,并與理論值比較,結果表明:篩面顆粒跳動次數(shù)與模型機的振動頻率一致;篩面顆粒運動速度的試驗值與理論值之間的相對誤差基本在15%以內(nèi),進一步驗證了篩面顆粒運動速度理論公式具有一定的可靠性。在上述數(shù)值模擬和試驗研究的基礎上,利用MATLAB軟件對篩分過程數(shù)學模型進行了參數(shù)優(yōu)化,采用優(yōu)化后的工作參數(shù)時,所得的篩分效率提高了11.69%,為振動篩參數(shù)的優(yōu)化選取提供理論依據(jù)。
【關鍵詞】：篩分機理 離散元法 數(shù)學模型 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH237.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-19
• 變量注釋表19-21
• 1 緒論21-33
• 1.1 研究背景與意義21-22
• 1.2 篩分過程數(shù)學模型22-25
• 1.3 振動篩分技術與設備發(fā)展25-26
• 1.4 DEM在物料顆粒研究中的應用26-31
• 1.5 課題研究內(nèi)容31-33
• 2 DEM原理33-40
• 2.1 DEM基本原理34-36
• 2.2 圖形學算法在離散元法中的應用36-39
• 2.3 本章小結39-40
• 3 DEM試驗驗證研究40-56
• 3.1 試驗裝置與物料準備40-41
• 3.2 測試系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整與測量41-48
• 3.3 篩分試驗結果與DEM模擬結果對比48-55
• 3.4 本章小結55-56
• 4 圓振動篩分過程的DEM模擬與試驗研究56-79
• 4.1 物料篩分過程數(shù)學模型56-59
• 4.2 圓振動篩分過程的DEM模擬研究59-70
• 4.3 DEM模擬數(shù)據(jù)與理論值對比70-73
• 4.4 非球形顆粒篩分過程的DEM模擬研究73-75
• 4.5 振動篩分過程的試驗研究75-78
• 4.6 本章總結78-79
• 5 圓振動篩的參數(shù)優(yōu)化79-86
• 5.1 機械結構參數(shù)的優(yōu)化設計79-81
• 5.2 設計變量和目標函數(shù)81-84
• 5.3 參數(shù)優(yōu)化84-85
• 5.4 本章小結85-86
• 6 結論與展望86-88
• 6.1 結論86
• 6.2 展望86-88
• 參考文獻88-94
• 作者簡歷94-96
• 學位論文數(shù)據(jù)集96

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本文編號：653927