在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、收獲以及再加工過程中廣泛存在顆粒物料的清選工藝,隨著農(nóng)作物品種、生產(chǎn)工藝等條件的不斷改善,清選裝置正向高效率、高清潔率、低損失率和低功耗等方向發(fā)展,而并聯(lián)振動(dòng)篩能實(shí)現(xiàn)多維振動(dòng)、利于物料高效篩分,為顯著提高農(nóng)業(yè)物料清選質(zhì)量和效率提供了新的解決途徑。在農(nóng)業(yè)物料清選中風(fēng)篩式清選是常見的清選方式,現(xiàn)有關(guān)于并聯(lián)振動(dòng)篩的研究大都忽略了氣流的影響。本文在三維并聯(lián)篩分研究的基礎(chǔ)上引入氣流因素,研究氣固兩相流場中三自由度振動(dòng)篩分機(jī)理。主要研究如下:1、篩面多維振動(dòng)形式對農(nóng)業(yè)物料的分散性研究。以農(nóng)業(yè)物料中的小麥為研究對象,采用兩種分散度評價(jià)指標(biāo)對物料在XYZ、Yαγ等九種多維振動(dòng)形式上的分散效果進(jìn)行仿真研究,結(jié)果表明:在X向(篩面長度方向)和Y向(篩面寬度方向)上Yαγ、XYZ、Zαβ三種振動(dòng)形式分散性較好,在Z向(篩面法向)上Xβγ、XYZ、XZγ三種振動(dòng)形式分散性較好。2、三維并聯(lián)振動(dòng)篩分性能研究。基于分散能力較好的XYZ振動(dòng)形式提出具有不同初始相位的三維并聯(lián)振動(dòng)篩并分析振動(dòng)篩主機(jī)構(gòu),利用EDEM軟件模擬并分析初始相位等因素對三維并聯(lián)振動(dòng)篩分特性的影響,并在多維振動(dòng)篩分試驗(yàn)臺上對仿真試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證分析,結(jié)果表明:在其他條件不變時(shí),篩分籽粒量隨X向初始相位的增大而先增后降且X向初始相位為45°時(shí)含雜量最高;Z向初始相位在90°時(shí)篩分籽粒量最低而其他相位下變化不明顯,含雜量隨Z向初始相位的增大而先增后降;Y向初始相位在30°和60°時(shí)篩分籽粒量較高,60°時(shí)含雜量均低于其他水平并且差異較為明顯;隨著篩面傾角的增大,篩分籽粒量呈現(xiàn)先增后降而含雜量呈現(xiàn)先降后增,臺架試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果規(guī)律基本一致。3、三自由度風(fēng)篩清選中物料運(yùn)動(dòng)研究。在三維并聯(lián)篩分的基礎(chǔ)上引入氣流構(gòu)建三自由度風(fēng)篩清選模型,利用CFD-DEM耦合技術(shù)對三自由度風(fēng)篩清選中農(nóng)業(yè)物料的運(yùn)動(dòng)、篩分過程進(jìn)行仿真分析,得出籽粒和短莖稈在X向運(yùn)動(dòng)速度隨風(fēng)速的提高而提高,短莖稈受氣流影響更大,且籽粒的X向運(yùn)動(dòng)速度沿X向逐漸降低,而氣流對籽粒和短莖稈在Y向和Z向的運(yùn)動(dòng)速度影響規(guī)律不明顯,此外,風(fēng)速的增大會提高物料的輸送速度,利于物料分散,降低篩下物料的含雜率,但篩分損失隨之增大;試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果規(guī)律基本一致。4、三自由度風(fēng)篩清選性能試驗(yàn)研究。在多維振動(dòng)篩分試驗(yàn)臺上設(shè)計(jì)風(fēng)源設(shè)備,構(gòu)建三自由度風(fēng)篩清選裝置并對入口氣流平均風(fēng)速進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)定,采用篩分速度和含雜率為三自由度風(fēng)篩清選性能評價(jià)指標(biāo),以風(fēng)速、風(fēng)向、各支鏈的振幅、頻率為試驗(yàn)因素進(jìn)行正交試驗(yàn),通過極差法對試驗(yàn)結(jié)果分析得出了各因素對篩分性能評價(jià)指標(biāo)的主次影響順序,其中,Y向振幅對篩分速度影響最大,風(fēng)速對含雜率影響最大。采用綜合平衡法得到的篩分性能最佳的參數(shù)組合為:風(fēng)速10m/s,風(fēng)向26°,X振幅8mm,X頻率3Hz,Y振幅2mm,Y頻率2Hz,Z振幅6mm,Z頻率4Hz,在最優(yōu)參數(shù)下,三自由度風(fēng)篩清選的性能指標(biāo)為:篩分速度為132.18g/s;含雜率為0.497%。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S226.5
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 并聯(lián)振動(dòng)篩的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 離散元技術(shù)在篩分領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.3 CFD-DEM耦合技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 課題的主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 農(nóng)業(yè)物料在多維振動(dòng)篩面上分散性研究
    2.1 多維振動(dòng)篩面上分散度評價(jià)指標(biāo)
    2.2 分散度測定試驗(yàn)方案及仿真設(shè)置
        2.2.1 分散度測定仿真試驗(yàn)方案
        2.2.2 仿真試驗(yàn)設(shè)置
    2.3 分散度測定仿真結(jié)果分析
xy測定仿真試驗(yàn)結(jié)果分析'>        2.3.1 T_xy測定仿真試驗(yàn)結(jié)果分析
z測定仿真結(jié)果分析'>        2.3.2 T_z測定仿真結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 三維并聯(lián)振動(dòng)篩分性能研究
    3.1 基于不同初始相位的三維并聯(lián)振動(dòng)篩面運(yùn)動(dòng)分析
    3.2 三維并聯(lián)振動(dòng)篩基本機(jī)構(gòu)及工作原理
        3.2.1 三維并聯(lián)振動(dòng)篩基本機(jī)構(gòu)
        3.2.2 三維并聯(lián)振動(dòng)篩工作原理
    3.3 基于EDEM的三維并聯(lián)振動(dòng)篩分性能仿真
        3.3.1 三維并聯(lián)振動(dòng)篩分模型及模擬參數(shù)設(shè)置
        3.3.2 初始相位對篩分性能影響仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析
        3.3.3 篩面傾角對篩分性能影響仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.4 試驗(yàn)驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 三自由度風(fēng)篩清選中物料運(yùn)動(dòng)的CFD-DEM模擬研究
    4.1 CFD-DEM耦合理論
        4.1.1 耦合方法
        4.1.2 氣相控制方程
        4.1.3 曳力模型
        4.1.4 時(shí)間步長
        4.1.5 CFD-DEM耦合計(jì)算流程
    4.2 仿真模型及耦合參數(shù)設(shè)置
        4.2.1 三自由度風(fēng)篩清選模型
        4.2.2 顆粒模型
        4.2.3 模擬參數(shù)設(shè)置
    4.3 仿真結(jié)果分析
        4.3.1 清選室氣流場分布仿真結(jié)果分析
        4.3.2 氣固兩相流場中物料篩分過程唯象分析
        4.3.3 篩面上物料運(yùn)動(dòng)分析
        4.3.4 篩分性能
    4.4 試驗(yàn)驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 三自由度風(fēng)篩清選性能試驗(yàn)
    5.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備
        5.1.1 風(fēng)源設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型
        5.1.2 清選裝置入口氣流速度標(biāo)定
    5.2 試驗(yàn)指標(biāo)與測定方法
        5.2.1 試驗(yàn)指標(biāo)的確定
        5.2.2 試驗(yàn)指標(biāo)測定方法
    5.3 試驗(yàn)條件及方案設(shè)計(jì)
        5.3.1 試驗(yàn)材料
        5.3.2 試驗(yàn)條件
        5.3.3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
讀研期間參加的科研項(xiàng)目與研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2842560