發(fā)布時間：2020-08-24 13:37

【摘要】：回轉(zhuǎn)窯、包衣機等回轉(zhuǎn)筒類工業(yè)過程裝置在冶金、制藥、化工及其他行業(yè)應(yīng)用極為普遍,用于對顆粒物料進(jìn)行加熱、混合、冷卻、干燥等工藝處理�；剞D(zhuǎn)筒內(nèi)顆粒物料的混合過程是影響產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的重要因素之一,是當(dāng)前的研究熱點。近年來,隨著高性能計算技術(shù)的迅速發(fā)展,離散單元法(Discrete Element Method,DEM)成為研究回轉(zhuǎn)筒顆粒動力學(xué)的一種強有力仿真工具。但是,DEM仿真計算量龐大,運算時間長,且在運行的過程中不能修改仿真模型參數(shù),也不能與回轉(zhuǎn)筒物理裝置實現(xiàn)交互。當(dāng)仿真結(jié)果與實驗出現(xiàn)偏差時,需要中斷仿真、修改輸入?yún)?shù)再重新啟動仿真,從而降低了仿真的效率。本文根據(jù)以上問題,以回轉(zhuǎn)筒顆粒物料為研究對象,充分考慮了仿真系統(tǒng)和物理系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)系,設(shè)計了一套回轉(zhuǎn)筒顆粒DEM仿真交互系統(tǒng),基于Visual C++語言,編寫了人機交互界面,實現(xiàn)了DEM仿真與回轉(zhuǎn)筒物理實驗平臺之間的交互。選題具備較高的理論意義與實際應(yīng)用價值,論文主要的工作內(nèi)容及獲得的成果包括:(1)提出了回轉(zhuǎn)筒顆粒DEM仿真交互系統(tǒng)的功能需求及總體設(shè)計方案,采用Visual C++語言編寫相應(yīng)軟件,并對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析;(2)搭建了回轉(zhuǎn)筒物理實驗平臺,用以研究轉(zhuǎn)筒類過程裝置中球體顆粒物料的混合過程。同時,解決了系統(tǒng)軟件與回轉(zhuǎn)筒實驗裝置之間的接口問題,實現(xiàn)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速的實時采集及人機交互,并保存相應(yīng)的數(shù)據(jù);(3)基于PFC3D軟件平臺,構(gòu)建了顆粒系統(tǒng)DEM仿真模型,并對回轉(zhuǎn)筒內(nèi)球體顆粒的混合過程進(jìn)行DEM建模與仿真。同時,解決了人機界面與顆粒系統(tǒng)DEM模型之間的通信問題,實現(xiàn)了 DEM仿真與VC++之間的交互、不同轉(zhuǎn)速下的物料混合過程可視化等功能。(4)以轉(zhuǎn)速交互為實例,對本文所設(shè)計的回轉(zhuǎn)筒顆粒DEM仿真交互系統(tǒng)進(jìn)行了多次實驗測試。結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取回轉(zhuǎn)筒物理裝置的轉(zhuǎn)速值,并能準(zhǔn)確判斷轉(zhuǎn)速的變化情況,及時對顆粒系統(tǒng)DEM模型中的轉(zhuǎn)速設(shè)定值進(jìn)行動態(tài)更改,使得仿真過程具有承襲性,進(jìn)而提高仿真效率,實現(xiàn)了DEM仿真與物理系統(tǒng)之間的交互。最后,將仿真交互系統(tǒng)仿真得到的物料休止角與物理實驗結(jié)果進(jìn)行比較,驗證了本系統(tǒng)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP311.52
【圖文】：

逡逑圖１．２是工業(yè)中的水平筒體球磨機，由進(jìn)出物料空心軸與磨頭等零件組成。逡逑顆粒物料從球磨機進(jìn)料處空心軸進(jìn)入筒體，當(dāng)轉(zhuǎn)筒以一定的速度圍繞水平軸旋轉(zhuǎn)逡逑時，在摩擦力及離心力的帶動下，筒內(nèi)部的原料與介質(zhì)會隨著轉(zhuǎn)筒運動到一定的逡逑高度，當(dāng)物料的離心力小于本身的重力時，會與筒體內(nèi)壁分離并做拋落或滾落運逡逑動，在沖擊力的作用下使礦石擊碎。球磨機旋轉(zhuǎn)的過程中，磨礦之間的相互運動逡逑也會對導(dǎo)致物料發(fā)生研磨。在此過程中，顆粒物料之間的混合狀態(tài)以及轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速逡逑均會影響球磨機的產(chǎn)量與球磨產(chǎn)品的質(zhì)量。逡逑ｉｔ－逡逑．．邐■＞、邐＂１邐ｈ＇．邋＇．邐－逡逑圖１．２工業(yè)球磨機外觀圖Ｍ２１逡逑Ａ．逡逑著：＇逢．．逡逑ｆ／…」，二逡逑一邋’邐飛．邋３邋．逡逑．．逡逑

逡逑圖１．２是工業(yè)中的水平筒體球磨機，由進(jìn)出物料空心軸與磨頭等零件組成。逡逑顆粒物料從球磨機進(jìn)料處空心軸進(jìn)入筒體，當(dāng)轉(zhuǎn)筒以一定的速度圍繞水平軸旋轉(zhuǎn)逡逑時，在摩擦力及離心力的帶動下，筒內(nèi)部的原料與介質(zhì)會隨著轉(zhuǎn)筒運動到一定的逡逑高度，當(dāng)物料的離心力小于本身的重力時，會與筒體內(nèi)壁分離并做拋落或滾落運逡逑動，在沖擊力的作用下使礦石擊碎。球磨機旋轉(zhuǎn)的過程中，磨礦之間的相互運動逡逑也會對導(dǎo)致物料發(fā)生研磨。在此過程中，顆粒物料之間的混合狀態(tài)以及轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速逡逑均會影響球磨機的產(chǎn)量與球磨產(chǎn)品的質(zhì)量。逡逑ｉｔ－逡逑．．邐■＞、邐＂１邐ｈ＇．邋＇．邐－逡逑圖１．２工業(yè)球磨機外觀圖Ｍ２１逡逑Ａ．逡逑著：＇逢．．逡逑ｆ／…」，二逡逑一邋’邐飛．邋３邋．逡逑．．逡逑

逡逑圖１．３是應(yīng)用于食品、制藥等行業(yè)的包衣機。通過筒體旋轉(zhuǎn)，使糖衣片在筒逡逑內(nèi)進(jìn)行翻滾、滑移及摩擦研磨運動，通過人手潑入糖衣粉末，使糖衣粉末在全部逡逑素片上均勻分布，出風(fēng)管進(jìn)入筒內(nèi)用來加熱，同時鼓風(fēng)機向鍋內(nèi)層通以熱風(fēng)除去逡逑片劑表層水份，從而得到僵格的糖包衣藥片。當(dāng)包衣機筒體不停地旋轉(zhuǎn)時，會帶逡逑動筒內(nèi)的顆粒物料進(jìn)行混合，冷熱顆粒不斷進(jìn)行熱量傳遞，且漸漸覆膜。當(dāng)包衣逡逑機筒體轉(zhuǎn)速比較低時，衣膜附著力較好，然而受熱T間太長會導(dǎo)致變形；當(dāng)轉(zhuǎn)速逡逑較高時，衣膜附著力不好，容易掉落。此外，包衣機的包衣時間太短或溫度太高，逡逑會導(dǎo)致顆粒太多、太硬，且顆粒松弛性差別較大，顆粒之間覆膜狀態(tài)存在差異。逡逑由上述例子可知

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2802521