顆粒物質是指大量顆粒組成的離散體系,與人類生產(chǎn)生活息息相關,如糧食生產(chǎn)、礦物分選、醫(yī)療藥片和雪花砂石等,所以對顆粒物質的研究具有極大的工程應用價值。自從發(fā)現(xiàn)“巴西果分離”現(xiàn)象以來,廣大學者和工程師對顆粒分離的機理進行了深入研究,但由于顆粒體系的復雜性,至今都沒有確切的解釋,只有多種機理的相互競爭,主要包括空隙填充和對流機理,還存在滲透、凝聚、熱擴散、氣隙、慣性等,所以對顆粒物質的研究也具有極大的學術價值。農(nóng)業(yè)中的糧食顆粒可視為特殊形狀的顆粒物質,谷物分離過程也可視為顆粒振動分離過程,為了在V形槽中實現(xiàn)稻米和莖稈的分離并揭示其分離機理,首先通過Solid Works軟件建立V形槽幾何模型,并運用EDEM軟件建立稻米和莖稈顆粒模型,然后對稻米和莖稈在水平振動下的運動行為進行模擬,得出二者分離機理,再然后對影響稻米和莖稈分離效果的參數(shù)進行討論,包括V形槽形狀、V形槽振動頻率（4～7 Hz）和振幅（10～25 mm）、V形槽初始傾角（-10°～15°）和激振方式（豎直振動和擺振）,得出最適合于稻米和莖稈分離的參數(shù),最后進行驗證性試驗,檢驗仿真結果的準確性。研究結果表明:頻率為6 Hz,振幅為2... 

【文章來源】：遼寧科技大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

自然界中的顆粒物質Fig.1.1Granularmattersinnature

1.緒論2圖1.2生產(chǎn)生活中的顆粒物質Fig.1.2Granularmattersinproductionandlife“顆粒態(tài)”物質的共性從根本上講，主要為三個方面：（1）顆粒體系是一個能量耗散的體系；（2）顆粒在接觸過程中的溫度變化較小，因此可以忽略顆粒在運動過程中的熱傳遞；（3）顆粒之間由于摩擦力而相互接觸和碰撞[25,26]。對于顆粒物質的研究非常的廣泛，總結起來為：（1）顆粒物質的靜力學，研究包括顆粒的靜態(tài)分布（力與力鏈）、堆積特性和顆粒成拱等；（2）顆粒物質的動力學，主要是研究顆粒物質受到外界激勵下的分離與混合現(xiàn)象；（3）顆粒物質的流動行為，包括對流、剪切流動，特別是研究稀疏流、密集流、堵塞這三種顆粒流態(tài)的性質[27,28]。對于顆粒物質的研究，起源于1773年的法國，距今已有240多年的歷史，物理學家?guī)靷悾–oulomb）對土力學研究的過程中，提出了著名的固體摩擦定律。他對沙堆崩塌現(xiàn)象也進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)當沙堆的堆積角大于某一特定數(shù)值之后，沙粒開始運動，沙堆出現(xiàn)崩塌。沙粒表面粗糙程度、粒徑分布都對沙堆休止角有影響，沙粒休止角一般為35度[29,30]。1831年，英國科學家法拉第（Faraday）在對裝有顆粒的圓柱形容器施加垂直振動時，發(fā)現(xiàn)了顆粒在振動過程中存在對流的現(xiàn)象：顆粒沿著容器壁下降，而在中間上升，隨著研究的進一步深入，發(fā)現(xiàn)不同的振動頻率導致最后的現(xiàn)象也會不同，振動頻率較低時，產(chǎn)生了堆積現(xiàn)象，而頻率較高時，顆粒體系表面會出現(xiàn)波動和拱柱[31-33]。1885年，法國科學家雷諾（OsborneReynolds）發(fā)現(xiàn)了顆粒的擠壓膨脹現(xiàn)象，將顆粒緊密堆積在一起，在受到任何外力作用時，顆粒所占的體積都會變大[34]。二十世紀初，歐洲人在吃一種名為“穆茲利”的早餐時發(fā)現(xiàn)，混合在一起的燕麥片和巴西果等在晃動之后從盒子倒出時，?

較騕35-37]。1925年，太沙基（Terzaghi）出版了Erdbaumechanik（土力學），標志著顆粒有效力原理的正式提出，對顆粒物質研究發(fā)展有重要意義[38]。1957年，Dantu開展了光彈實驗，首次發(fā)現(xiàn)了顆粒內部力的分布狀態(tài)的非均勻性，并指出顆粒之間存在強力鏈，且為樹狀結構[39]。這些科學家的不斷探索讓人們逐漸對顆粒物質有了較為深入的了解，也為顆粒物質的動力學研究打下了堅實基矗1.1.2農(nóng)業(yè)與顆粒物質我國自古就是農(nóng)業(yè)大國，中國先民很早就發(fā)現(xiàn)在顛、晃、搖之后可將糧食中的沙粒、谷皮等雜質分離出來，使用的工具為簸箕，如圖1.3所示，最早的文獻記載可追溯到北魏時期賈思勰《齊民要術·種槐柳楸梓梧柞》：“至秋，任為簸箕”。在1600年前南朝宋時期，《世說新語》中有這樣的記載：“簸之揚之，糠秕在前”，說明了簸箕中顆粒的分離現(xiàn)象。簸箕在古代東亞的中國、朝鮮半島、日本列島、越南的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的被廣泛應用，且沿用至今。千百年來，人們只知道簸箕可以用于谷物分離，但因簸箕運動為顛（豎直直線振動）、搖（豎直圓周振動）、晃（水平直線振動）的振動方式，且振動時混合顆粒分離過程中包含著復雜力學行為，并伴隨著豐富的組織場及流場變化，因此關于簸箕振動時混合顆粒分離理論研究大為滯后，對于簸箕的分離機制及顆粒運動的微觀分析鮮有人研究，理論研究的滯后，制約了振動分離工藝及設備的發(fā)展[40-42]。圖1.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的簸箕Fig.1.3Dustpaninagriculturalproduction1884年，英國科學家Roberts在糧食儲藏過程中，發(fā)現(xiàn)當糧食堆積高度約大于底面直徑的兩倍之后，繼續(xù)向糧倉中添加糧食后，糧倉底面所受壓強不會繼續(xù)增加，將這一現(xiàn)象稱為“糧倉效應”，如圖1.4所示[43,44]。1895年。德國工程師Janssen對糧倉效應作出了解釋：顆粒之間存在相?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于離散單元法的水稻籽�？焖兕w粒建模研究[J]. 原建博,李驊,吳崇友,齊新丹,施新新,李超.  南京農(nóng)業(yè)大學學報. 2018(06)
[2]基于DEM-CFD兩種早稻品種圓筒篩清選過程的運動分析[J]. 肖星星,李驊,吳崇友,齊新丹,胡童.  機械設計. 2018(10)
[3]水平擺振下谷物偏析效果的離散元模擬研究[J]. 馬學東,李亞運,李玲玲,張艷兵,陳強.  河南農(nóng)業(yè)大學學報. 2017(05)
[4]瓢型擺振槽顆粒偏析效果的離散元模擬[J]. 馬學東,陳強,李玲玲,宋華,李亞運.  中國粉體技術. 2017(04)
[5]密集顆粒物質的介觀結構[J]. 孫其誠,劉曉星,張國華,劉傳奇,金峰.  力學進展. 2017(00)
[6]水平振動情況下顆粒系統(tǒng)振動分離機理的離散元數(shù)值研究[J]. 王振宇,周偉,楊利福,馬剛,常曉林.  振動與沖擊. 2016(16)
[7]豎直振動下顆粒物質的行為模式研究進展[J]. 劉舉,白鵬博,凡鳳仙,胡曉紅.  化工進展. 2016(07)
[8]基于EDEM軟件的指夾式精量排種器排種性能數(shù)值模擬與試驗[J]. 王金武,唐漢,王奇,周文琪,楊文盼,沈紅光.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(21)
[9]棉籽顆粒在三自由度混聯(lián)振動篩面上的運動規(guī)律[J]. 王成軍,劉瓊,馬履中,李龍.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(06)
[10]CFD-DEM simulation of spouting of corn-shaped particles[J]. Bing Ren, Wenqi Zhong , Yu Chen, Xi Chen, Baosheng Jin, Zhulin Yuan, Yong Lu Ministry of Education of Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control, School of Energy and Environment, Southeast University, Nanjing, 210096, China.  Particuology. 2012(05)

博士論文
[1]內循環(huán)流化床氣固流動數(shù)值模擬與試驗研究[D]. 田鳳國.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]顆粒分層現(xiàn)象及其對球磨機破碎效果影響的研究[D]. 伍力.東南大學 2018
[2]水平擺振下顆粒物質分層行為的研究及應用[D]. 張艷兵.遼寧科技大學 2016
[3]垂直振動顆粒的受限誘導分離行為[D]. 楊雪嬌.北京理工大學 2015
[4]振動篩分過程的DEM仿真研究[D]. 張勇.東北大學 2010
[5]振動顆粒的分離與對流[D]. 吳晶.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[6]離散元法干顆粒接觸模型研究及微機可視化程序設計[D]. 楊全文.中國農(nóng)業(yè)大學 2001



本文編號：3461120