在農業(yè)生產、收獲以及再加工過程中廣泛存在顆粒物料的清選工藝,隨著農作物品種、生產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,而并聯振動篩能實現多維振動、利于物料高效篩分,為顯著提高農業(yè)物料清選質量和效率提供了新的解決途徑。在農業(yè)物料清選中風篩式清選是常見的清選方式,現有關于并聯振動篩的研究大都忽略了氣流的影響。本文在三維并聯篩分研究的基礎上引入氣流因素,研究氣固兩相流場中三自由度振動篩分機理。主要研究如下:1、篩面多維振動形式對農業(yè)物料的分散性研究。以農業(yè)物料中的小麥為研究對象,采用兩種分散度評價指標對物料在XYZ、Yαγ等九種多維振動形式上的分散效果進行仿真研究,結果表明:在X向(篩面長度方向)和Y向(篩面寬度方向)上Yαγ、XYZ、Zαβ三種振動形式分散性較好,在Z向(篩面法向)上Xβγ、XYZ、XZγ三種振動形式分散性較好。2、三維并聯振動篩分性能研究�；诜稚⒛芰^好的XYZ振動形式提出具有不同初始相位的三維并聯振動篩并分析振動篩主機構,利用EDEM軟件模擬并分析初始相位等因素對三維并聯振動篩分特性的影響,并在多維振動篩分試驗臺上對仿真試驗進行驗證分析,結果表明:在其他條件不變時,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°時含雜量最高;Z向初始相位在90°時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°時篩分籽粒量較高,60°時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,篩分籽粒量呈現先增后降而含雜量呈現先降后增,臺架試驗結果與仿真結果規(guī)律基本一致。3、三自由度風篩清選中物料運動研究。在三維并聯篩分的基礎上引入氣流構建三自由度風篩清選模型,利用CFD-DEM耦合技術對三自由度風篩清選中農業(yè)物料的運動、篩分過程進行仿真分析,得出籽粒和短莖稈在X向運動速度隨風速的提高而提高,短莖稈受氣流影響更大,且籽粒的X向運動速度沿X向逐漸降低,而氣流對籽粒和短莖稈在Y向和Z向的運動速度影響規(guī)律不明顯,此外,風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;試驗驗證結果與仿真結果規(guī)律基本一致。4、三自由度風篩清選性能試驗研究。在多維振動篩分試驗臺上設計風源設備,構建三自由度風篩清選裝置并對入口氣流平均風速進行試驗標定,采用篩分速度和含雜率為三自由度風篩清選性能評價指標,以風速、風向、各支鏈的振幅、頻率為試驗因素進行正交試驗,通過極差法對試驗結果分析得出了各因素對篩分性能評價指標的主次影響順序,其中,Y向振幅對篩分速度影響最大,風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組合為:風速10m/s,風向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)參數下,三自由度風篩清選的性能指標為:篩分速度為132.18g/s;含雜率為0.497%。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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 國內外研究現狀
        1.2.1 并聯振動篩的研究現狀
        1.2.2 離散元技術在篩分領域的應用現狀
        1.2.3 CFD-DEM耦合技術的應用現狀
    1.3 課題的主要研究內容
    1.4 本章小結
第二章 農業(yè)物料在多維振動篩面上分散性研究
    2.1 多維振動篩面上分散度評價指標
    2.2 分散度測定試驗方案及仿真設置
        2.2.1 分散度測定仿真試驗方案
        2.2.2 仿真試驗設置
    2.3 分散度測定仿真結果分析
xy測定仿真試驗結果分析'>        2.3.1 T_xy測定仿真試驗結果分析
z測定仿真結果分析'>        2.3.2 T_z測定仿真結果分析
    2.4 本章小結
第三章 三維并聯振動篩分性能研究
    3.1 基于不同初始相位的三維并聯振動篩面運動分析
    3.2 三維并聯振動篩基本機構及工作原理
        3.2.1 三維并聯振動篩基本機構
        3.2.2 三維并聯振動篩工作原理
    3.3 基于EDEM的三維并聯振動篩分性能仿真
        3.3.1 三維并聯振動篩分模型及模擬參數設置
        3.3.2 初始相位對篩分性能影響仿真試驗及結果分析
        3.3.3 篩面傾角對篩分性能影響仿真試驗及結果分析
    3.4 試驗驗證
    3.5 本章小結
第四章 三自由度風篩清選中物料運動的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 時間步長
        4.1.5 CFD-DEM耦合計算流程
    4.2 仿真模型及耦合參數設置
        4.2.1 三自由度風篩清選模型
        4.2.2 顆粒模型
        4.2.3 模擬參數設置
    4.3 仿真結果分析
        4.3.1 清選室氣流場分布仿真結果分析
        4.3.2 氣固兩相流場中物料篩分過程唯象分析
        4.3.3 篩面上物料運動分析
        4.3.4 篩分性能
    4.4 試驗驗證
    4.5 本章小結
第五章 三自由度風篩清選性能試驗
    5.1 試驗準備
        5.1.1 風源設備的設計及選型
        5.1.2 清選裝置入口氣流速度標定
    5.2 試驗指標與測定方法
        5.2.1 試驗指標的確定
        5.2.2 試驗指標測定方法
    5.3 試驗條件及方案設計
        5.3.1 試驗材料
        5.3.2 試驗條件
        5.3.3 試驗方案設計
    5.4 試驗結果分析
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
讀研期間參加的科研項目與研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2842560