料倉卸料過程中顆粒脈動特性研究.pdf

1、顆粒物質的流動表現(xiàn)出類固-類液的特性，常被視作物質的第四形態(tài)，激起了研究學者的廣泛關注。其中顆粒物質的密集流動、二元混合分離、靜態(tài)堆積、結拱堵塞等更是研究的熱點和難點。顆粒物質的貯存及轉運是生產加工過程中不可或缺的工藝環(huán)節(jié)，它使不同功能的工藝設備和生產環(huán)節(jié)聯(lián)結貫通，使生產加工連續(xù)、高效的進行。料倉做為貯存散體的主要設施，其還具有平衡工藝、均化物料以及緊急存放物料等功能。為了保障料倉的安全運轉、提高生產效率對料倉內顆粒流動特性的研究具有重

2、要的實際意義和科研價值。
　　顆粒物質在料倉內的流動往往表現(xiàn)出脈動特性，甚至引起料倉振動、“料倉音樂”等動態(tài)特性。但是受實驗手段方法的限制，有關料倉內顆粒脈動引起的動態(tài)特性的研究依然停留在噪聲、能夠發(fā)生“料倉音樂”的最小決定性高度和影響顆粒脈動的因素等簡單的表面現(xiàn)象上，無法剖析料倉內部的深刻變化，更不能顧全料倉內所有顆粒的運動狀態(tài)和規(guī)律。為此，本文基于離散元方法模擬變料倉半錐角和顆粒與壁面間摩擦系數(shù)的三維深倉卸料實驗，通過顆粒平均

3、速度表征顆粒脈動，以法向力表示顆粒間接觸力，研究發(fā)現(xiàn)了項層顆粒間接觸力周期性消失現(xiàn)象，并圍繞該現(xiàn)象展開了研究，研究主要結論如下:
　　(1)卸料開始后顆粒開始脈動，整個卸料時間內速度波動表現(xiàn)出兩種顯著不同波形，一種卸料前期的大振幅、波峰波谷清晰可辨的周期性波動，另一種是卸料后期的小振幅、峰值無法辨識的無規(guī)律波動。接觸力消失現(xiàn)象在卸料前期的劇烈脈動時段內發(fā)生，該現(xiàn)象發(fā)生的時刻是速度波動的波峰時刻，亦是頂層顆粒間位移差最大的時刻。

4、r>　　(2)頂面顆粒層做自由落體運動是產生接觸力消失的主要原因，可以通過顆粒受力矢量圖判斷發(fā)生該現(xiàn)象的范圍。
　　(3)儲料底端速度波動是小振幅無規(guī)律的波動，卸料前期后期波形相似;越靠近儲料頂端，顆粒平均速度越小，但波動振幅越大，波峰波谷亦可清晰辨識，表現(xiàn)出更強的周期性波動，卸料前期和后期越表現(xiàn)出兩種顯著不同的波形。
　　(4)顆粒脈動劇烈程度隨著半錐角的增大逐漸減弱，45°之前脈動程度減弱更快。半錐角越大接觸力消失現(xiàn)象的