基于DEM的振動篩分過程機理研究.pdf

1、篩分過程理論是研制振動篩分設(shè)備的基礎(chǔ)理論，能夠為新型高可靠性大型振動篩分設(shè)備的研制和最優(yōu)控制提供指導(dǎo)，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(guān)基本理論的基礎(chǔ)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

2、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(guān)系，得出基于GPU的計算機圖形學(xué)加速算法可顯著提高離散元程序的運算效率的結(jié)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(jié)果與DEM模擬結(jié)果進行了比較。結(jié)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

3、驗結(jié)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(jié)果能夠更為準(zhǔn)確地模擬篩面顆粒系統(tǒng)的運動學(xué)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(jié)果與理論值進行對比，結(jié)

4、果表明：當(dāng)拋擲指數(shù)D<3.3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(jié)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