本文關(guān)鍵詞：基于DEM的振動(dòng)篩分過(guò)程機(jī)理研究

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【摘要】：篩分過(guò)程理論是研制振動(dòng)篩分設(shè)備的基礎(chǔ)理論,能夠?yàn)樾滦透呖煽啃源笮驼駝?dòng)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(shí)際意義。為此,本文基于DEM(discrete element method)對(duì)振動(dòng)篩分過(guò)程機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)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(duì)料斗的顆粒充填過(guò)程進(jìn)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(guò)程,獲得了基于CPU和基于GPU運(yùn)算的條件下模擬顆粒數(shù)量和所需模擬時(shí)間之間的關(guān)系,得出基于GPU的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)加速算法可顯著提高離散元程序的運(yùn)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(yàn)證篩分過(guò)程DEM模擬研究的可靠性,在自制振動(dòng)篩模型機(jī)上開(kāi)展了試驗(yàn)研究,將篩分效率、不同粒級(jí)顆粒在篩面上運(yùn)動(dòng)軌跡以及篩面顆粒運(yùn)動(dòng)速度的試驗(yàn)結(jié)果與DEM模擬結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:基于球形顆粒進(jìn)行篩分過(guò)程DEM模擬時(shí),所得篩分效率和顆粒速度與試驗(yàn)結(jié)果間的相對(duì)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(shí)的相對(duì)誤差分別在5.3%~12.5%、2.55%~16.82%之間,可見(jiàn),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(yùn)動(dòng)學(xué)行為。對(duì)圓振動(dòng)篩分過(guò)程進(jìn)行了DEM模擬研究,分析了振動(dòng)頻率、篩面傾角、振幅和篩面長(zhǎng)度等參數(shù)對(duì)篩面顆粒跳動(dòng)次數(shù)、部分篩分效率以及篩面顆粒運(yùn)動(dòng)速度的影響機(jī)理,并將DEM模擬結(jié)果與理論值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:當(dāng)拋擲指數(shù)D3.3時(shí),篩面顆粒單位時(shí)間內(nèi)的跳動(dòng)次數(shù)與模型機(jī)的振動(dòng)頻率一致;篩面顆粒運(yùn)動(dòng)速度的模擬值與理論值之間的相對(duì)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(yùn)動(dòng)速度。在自制振動(dòng)篩模型機(jī)上進(jìn)行了篩分過(guò)程試驗(yàn)研究,研究了振動(dòng)參數(shù)對(duì)部分篩分效率、篩面顆粒運(yùn)動(dòng)速度以及篩面顆粒的跳動(dòng)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(dòng)次數(shù)與模型機(jī)的振動(dòng)頻率一致;篩面顆粒運(yùn)動(dòng)速度的試驗(yàn)值與理論值之間的相對(duì)誤差基本在15%以內(nèi),進(jìn)一步驗(yàn)證了篩面顆粒運(yùn)動(dòng)速度理論公式具有一定的可靠性。在上述數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,利用MATLAB軟件對(duì)篩分過(guò)程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化,采用優(yōu)化后的工作參數(shù)時(shí),所得的篩分效率提高了11.69%,為振動(dòng)篩參數(shù)的優(yōu)化選取提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：篩分機(jī)理 離散元法 數(shù)學(xué)模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH237.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-19
• 變量注釋表19-21
• 1 緒論21-33
• 1.1 研究背景與意義21-22
• 1.2 篩分過(guò)程數(shù)學(xué)模型22-25
• 1.3 振動(dòng)篩分技術(shù)與設(shè)備發(fā)展25-26
• 1.4 DEM在物料顆粒研究中的應(yīng)用26-31
• 1.5 課題研究?jī)?nèi)容31-33
• 2 DEM原理33-40
• 2.1 DEM基本原理34-36
• 2.2 圖形學(xué)算法在離散元法中的應(yīng)用36-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 3 DEM試驗(yàn)驗(yàn)證研究40-56
• 3.1 試驗(yàn)裝置與物料準(zhǔn)備40-41
• 3.2 測(cè)試系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整與測(cè)量41-48
• 3.3 篩分試驗(yàn)結(jié)果與DEM模擬結(jié)果對(duì)比48-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 4 圓振動(dòng)篩分過(guò)程的DEM模擬與試驗(yàn)研究56-79
• 4.1 物料篩分過(guò)程數(shù)學(xué)模型56-59
• 4.2 圓振動(dòng)篩分過(guò)程的DEM模擬研究59-70
• 4.3 DEM模擬數(shù)據(jù)與理論值對(duì)比70-73
• 4.4 非球形顆粒篩分過(guò)程的DEM模擬研究73-75
• 4.5 振動(dòng)篩分過(guò)程的試驗(yàn)研究75-78
• 4.6 本章總結(jié)78-79
• 5 圓振動(dòng)篩的參數(shù)優(yōu)化79-86
• 5.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)79-81
• 5.2 設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)81-84
• 5.3 參數(shù)優(yōu)化84-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 6 結(jié)論與展望86-88
• 6.1 結(jié)論86
• 6.2 展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 作者簡(jiǎn)歷94-96
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集96

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本文編號(hào)：653927