[發明專利]一種模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法

有效

• 申請號: 201510316905.4
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN104978452B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 賴慶輝;高筱鈞;蘇微;周金華;李瑩瑩;遲琳芯
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法，其特征在于：首先通過三維建模模擬懸浮試驗臺，對試驗臺關鍵部分錐形筒進行尺寸測量，根據測得實際數據進行錐形筒三維建模，通過測量得出顆粒物料的物理參數，將得到的錐形筒模型和顆粒物料的物理參數導入離散元分析軟件中，完成顆粒場的建立；將錐形筒模型導入網格劃分軟件中進行網格劃分；將劃分好網格的錐形筒模型導入到流體力學軟件中，設置流場邊界條件，完成流場的建立；在離散元分析軟件中設置顆粒場模擬過程的時間步長，在流體力學軟件中設置流場模擬過程的時間步長；通過離散元分析軟件與流體力學軟件兩個軟件耦合進行顆粒懸浮速度實驗模擬來得到懸浮顆粒物料懸浮狀態時的顆粒物料的速度、空氣流動的速度；將模擬過程中得出的顆粒物料的速度以及空氣流動的速度的信息進行后處理分析，通過后處理添加速度探針，找出顆粒物料在自身的重力和流動空氣的浮力作用下處于懸浮狀態時，以及此時顆粒物料處的空氣流速，那么此時、此處空氣流速即為顆粒物料懸浮速度。

2.根據權利要求1所述的模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法，其特征在于：所述模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法的具體步驟如下：

Step1、通過三維建模模擬懸浮試驗臺；具體過程為先對試驗臺關鍵部分錐形筒進行尺寸測量，根據測得實際數據進行錐形筒三維建模；

Step2、通過測量得出顆粒物料的物理參數，包括物料的密度、泊松比、剪切模量、摩擦系數；

Step3、將得到的錐形筒模型和顆粒物料的物理參數導入離散元分析軟件中，完成顆粒場的建立；

Step4、將錐形筒模型導入網格劃分軟件中進行網格劃分；

Step5、將劃分好網格的錐形筒模型導入到流體力學軟件中，根據錐形筒入口、出口的尺寸，以及測量懸浮試驗臺試驗時的風速，設置流場邊界條件，完成流場的建立；

Step6、在離散元分析軟件中設置顆粒場模擬過程的時間步長，在流體力學軟件中設置流場模擬過程的時間步長，流場模擬過程的時間步長為顆粒場模擬過程時間步長的整數倍；

Step7、通過離散元分析軟件與流體力學軟件兩個軟件耦合進行顆粒物料懸浮速度實驗模擬來得到懸浮顆粒物料懸浮狀態時的顆粒物料的速度、空氣流動的速度；其中，離散元分析軟件提供顆粒物料之間的接觸力以及位置信息的位置數據，流體力學軟件提供錐形筒內空氣流動的信息，兩個軟件的信息進行實時交換；

Step8、將模擬過程中得出的顆粒物料的速度以及空氣流動的速度的信息進行后處理分析，通過后處理添加速度探針，找出不同時刻顆粒物料的速度以及顆粒物料處的空氣流速，即可得出某一時間某一位置的空氣流速；

Step9、通過步驟Step8中所得的某一時間某一位置的空氣流速，找出顆粒物料在自身的重力和流動空氣的浮力作用下處于懸浮狀態時，以及此時顆粒物料處的空氣流速，那么此時、此處空氣流速即為顆粒物料懸浮速度。

3.根據權利要求2所述的模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法，其特征在于：所述步驟Step4中，對錐形筒模型進行網格劃分是用于獲取其內部流場的信息，便于提供更加準確的流場，所述步驟Step5中，采用流體力學軟件為顆粒物料懸浮速度模擬試驗提供空氣流場。

4.根據權利要求2所述的模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法，其特征在于：所述步驟Step7中，離散元分析軟件提供顆粒物料之間的接觸力以及位置信息的位置數據，并將此數據傳遞給流體力學軟件，流體力學軟件根據此時的位置信息模擬流場情況，再將流場信息傳遞到離散元分析軟件中，離散元分析軟件根據流場信息作用在顆粒物料上，顆粒物料在流場力和自身重力的作用下產生運動，得出顆粒物料運動后瞬間位置信息，再將此時位置傳遞到流體力學軟件中，依次循環，完成模擬全過程。

5.根據權利要求2所述的模擬預測顆粒物料懸浮速度的方法，其特征在于：所述步驟Step7中，所述顆粒物料懸浮速度實驗模擬時，將顆粒物料置于懸浮試驗臺的錐形筒內，空氣從錐形筒的下端進入，從上端出去，顆粒物料在自身的重力和流動空氣的浮力作用下處于懸浮狀態，此時的顆粒物料處的空氣流速即為顆粒物料的懸浮速度。