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摘 要

回转鼓是一种常见的用于处理颗粒物料的设备，为了满足不同行业的需要，往往被设计成不同的结构。目前人们对颗粒物料的认识尚不成熟，处理颗粒物料的手段仍有不足之处，因此研究回转鼓内颗粒物料的流动特性对提高回转设备的能量利用率，改善经济效益和节能减排有重要意义。本课题采用EDEM软件进行，通过模拟不同形状颗粒在回转鼓内的流动，研究颗粒形状、回转鼓内部结构和转速对颗粒流动形态、动态休止角、速度、受力分布等因素的影响。

在无鼓内构件的情况下，颗粒形状对其流动特性的影响较大，回转鼓转速的影响较小。对于球面度高的颗粒，其休止角，速度和受力均较小。结合颗粒流动形态与休止角、速度与受力分布，发现影响因素为颗粒形状gt;回转鼓转速。鼓内构件的影响较为复杂，通过方差分析显著性水平，当存在筒内构件时，影响颗粒流动特性的因素为回转鼓转速≫颗粒形状。最后对课题过程中的不足进行总结，并指出了研究的现实意义。

关键词：回转鼓 EDEM模拟 颗粒形状 流动特性 方差分析

Studies on particle flow characteristics with different particle shapes in a rotary drum

Abstract

Rotary drum is a common equipment for processing particulate materials. In order to meet the needs of different industries, it is often designed into different structures. At present, people’s understanding of particulate materials is still immature, and the methods for processing particulate materials are still inadequate. Therefore, studying the flow characteristics of particulate materials in the rotary drum is of great important for improving the energy utilization rate of the rotary equipment, improving economic efficiency, and saving energy and reducing emissions. This project is carried out using EDEM software. By simulating the flow of particles with different shapes in a rotary drum, the effects of particle shape, internal structure and speed of the rotary drum on particle flow morphology, dynamic angle of repose, velocity, force distribution and other factors are studied.

In the case of no internal components, the shape of the particles has a greater influence on the flow characteristics, and the rotation speed of the rotary drum has a smaller effect. For particles with high spherical surface, the angle of repose, velocity and force are small. Combined with the flow characteristics of particles and the angle of repose, velocity, force distribution, it is found that the influencing factor in order is particle shape gt; rotating drum speed. The influence of the components in the drum is more complicated. By analyzing the significance level using the analysis of variance, when there are components in the drum, the factor that affects the flow characteristics of the particles in order is the rotating drum speed ≫ the shape of the particles. In addition, the deficiencies in the object process is summarized, and the practical significance of the research is pointed out.

Keywords: rotary drum; EDEM simulation; particle shape; flow characteristics; analysis of variance

目录

中文摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题背景 1

1.2 课题研究发展与现状 1

1.3 课题研究方案 4

第二章 试验软件与参数设计 5

2.1 试验软件介绍 5

2.2 试验参数设计 5

2.2.1 颗粒相关参数 5

2.2.2 回转设备相关参数 7

2.2.3 试验环境参数 8

第三章 不同形状颗粒在回转鼓内的流动试验 9

3.1 计算原理和流程 9

3.2 网格划分与数据记录 9

3.2.1 模拟网格设定 9

3.2.2 模拟数据记录 10

第四章 试验结果分析 11

4.1 颗粒在回转鼓内的流动形态 11

4.2休止角与影响因素分析 11

4.2.1 因素指标分析 13

4.2.2 方差分析 15

4.3 颗粒在回转鼓内流动速度与影响因素 15

4.3.1 因素指标分析 17

4.2.2 方差分析 19

4.3 颗粒受力与速度的关系 20

第五章 结论与展望 23

5.1 论文总结 23

5.2 不足与改进 23

5.3 课题的工程意义 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 引言

1.1 课题背景

颗粒是一种生活中常见的物质形态，是由数目众多，且具有不同形状、尺寸、性质的离散粒子相互聚集、组合而成的一种复杂系统。通过外力作用，大量的颗粒相互摩擦、挤压、碰撞，宏观上表现为一种类似流体的流动形态，这种流动形态被称为颗粒流，如流沙、雪崩、泥石流等现象。颗粒不仅在自然界广泛存在，也是当代社会各行各业原材料和产品的物料形态。在制药、化工、冶金、生化等行业中，存在着大量颗粒物料的运输、破碎、加工行为。据统计，世界每年仅运输颗粒物料带来的设备运力浪费就高达40%。然而，目前人们对颗粒物料的认识尚不成熟，有关颗粒流动的研究仍处于初步阶段。因此，建立合理的颗粒模型，选择恰当的科学方法，研究颗粒的流动特性，在设备能源利用率、原材料处理速度和效率，产品的运输和存储方面有重要意义，对工农业发展和人类社会进步的影响深远，是当代学术界的一个热门课题。

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