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基于CFD-DEM耦合仿真的气吸式核桃定向摆放装置的设计与试验
1
作者 刘梦迪 王应彪 +2 位作者 王周梅 张超宇 李九峰 《中国油脂》 北大核心 2026年第1期122-128,共7页
为确保核桃在吸附摆放过程中的姿态固定,设计一种气吸式核桃定向摆放装置。利用CFD-DEM气固两相耦合仿真方法对核桃定向摆放的工作过程进行分析,以核桃与吸口的距离、气流速度、负压强度为考察因素,定向合格指数为评价指标,采用单因素... 为确保核桃在吸附摆放过程中的姿态固定,设计一种气吸式核桃定向摆放装置。利用CFD-DEM气固两相耦合仿真方法对核桃定向摆放的工作过程进行分析,以核桃与吸口的距离、气流速度、负压强度为考察因素,定向合格指数为评价指标,采用单因素试验和响应面试验对核桃定向摆放装置的工作参数进行仿真优化,并结合实际试验验证定向吸附核桃的可行性。结果表明:核桃能被吸起的最低气流速度为25.5 m/s,最小负压强度为-93.6 kPa;影响定向合格指数的因素依次为气流速度、核桃与吸口的距离、负压强度;通过仿真优化和实际试验验证得到气吸式核桃定向摆放装置的最优工作参数为核桃与吸口的距离4 mm、气流速度27 m/s、负压强度-98 kPa,此时平均定向吸附成功率为95%。综上,气吸式核桃定向摆放装置满足核桃定向吸附摆放生产要求。 展开更多
关键词 核桃 气吸式 定向摆放 cfd-dem
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基于CFD-DEM耦合的碾米颗粒运动模拟与方法研究
2
作者 杨勇 周龙 +2 位作者 范吉军 余南辉 李园 《食品与机械》 北大核心 2026年第1期64-71,共8页
[目的]针对卧式碾米机在碾米过程中造成颗粒破碎和过碾的问题,提出通过改变吸风气流方向提高糙米颗粒的碾磨质量。[方法]采用CFD-DEM耦合方法,分别对上吸风10 m/s、下吸风5 m/s和无风速3种状态进行数值仿真分析,并通过物理样机碾磨试验... [目的]针对卧式碾米机在碾米过程中造成颗粒破碎和过碾的问题,提出通过改变吸风气流方向提高糙米颗粒的碾磨质量。[方法]采用CFD-DEM耦合方法,分别对上吸风10 m/s、下吸风5 m/s和无风速3种状态进行数值仿真分析,并通过物理样机碾磨试验验证仿真结果。[结果]随着气流方向由上吸风转变到下吸风,颗粒沿Y轴的上升速度vy及三轴合成平均速度v整体降低,同层段位置处上吸风颗粒速度vy大于下吸风的,在碾白室中下部处明显观察到上吸风颗粒平均速度v大于下吸风颗粒的,碾磨区域内颗粒运动能力的差异导致容易过碾和破损区域的受力情况明显不同,颗粒运动能力强时碾白室底部颗粒受到的挤压力减小,颗粒运动能力弱时碾白室底部颗粒受到的挤压力增大;颗粒翻滚角速度在上吸风的作用下,对比无风速和下吸风效果增强;每种状态下3次的物理试验结果,上吸风10 m/s、无风速和下吸风5 m/s的碾磨度平均值分别为1.90%,2.20%,2.78%,破损率平均值分别为0.37%,0.46%,0.60%。[结论]上吸风状态下颗粒碾磨过程中的流动和受力特性优于无风速和下吸风的情况;上吸风比无风速和下吸风的碾磨度和破碎率明显下降。 展开更多
关键词 碾米颗粒 cfd-dem 颗粒流动 多孔介质模型
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基于CFD-DEM方法的高炉炉料轨迹落点预测
3
作者 何潺 刘丕亮 +1 位作者 林帅辉 吴博 《冶金能源》 北大核心 2026年第1期62-69,共8页
针对当前高炉炉料落点预测的不足,文章采用CFD-DEM方法分析高炉炉料轨迹和落点位置,并利用程树森等提出的数学模型验证CFD-DEM模型的准确性。该方法全面考虑多种影响因素,包括科里奥利力、煤气流量、溜槽的旋转速度和倾角等,直观和精准... 针对当前高炉炉料落点预测的不足,文章采用CFD-DEM方法分析高炉炉料轨迹和落点位置,并利用程树森等提出的数学模型验证CFD-DEM模型的准确性。该方法全面考虑多种影响因素,包括科里奥利力、煤气流量、溜槽的旋转速度和倾角等,直观和精准地再现炉料在高炉内的运动过程。结果表明:当溜槽转速为1.05 rad/s时,科里奥利力对焦炭和矿石落点的影响分别达到28%和22%,煤气流非均匀性使焦炭和矿石的落点半径外移2.74%和3.87%。精准预测料流轨迹落点必须综合考虑科里奥利力和煤气流的影响。与数学模型对比,CFD-DEM模型对焦炭和矿石落点半径预测均方根误差分别为0.060 m和0.055 m,最大相对偏差不超过5%,与数学模型预测结果几乎一致,因此能够准确预测高炉炉料轨迹落点,为后续高炉布料操作提供新的理论依据。 展开更多
关键词 无料钟炉顶高炉 cfd-dem 数学模型验证 科里奥利力 气固耦合
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基于CFD-DEM的斜面平台对下降管内混合颗粒流动的影响 被引量：1
4
作者 孙雪峰 张德俐 +5 位作者 刘浩 高豪磊 马瑞 王芳 金德禄 易维明 《农业工程学报》 北大核心 2025年第5期240-249,共10页
为改善生物质热解过程中混合颗粒在下降管热解反应器内部流动时生物质颗粒扰动较小、混合不充分的问题,该研究探讨了管内斜面平台对陶瓷球和生物质颗粒流动的影响。以斜面平台的位置、倾斜角度和高度为试验因素,以生物质颗粒管内离散度... 为改善生物质热解过程中混合颗粒在下降管热解反应器内部流动时生物质颗粒扰动较小、混合不充分的问题,该研究探讨了管内斜面平台对陶瓷球和生物质颗粒流动的影响。以斜面平台的位置、倾斜角度和高度为试验因素,以生物质颗粒管内离散度为评判标准,通过计算流体力学与离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合仿真对混合颗粒流动过程进行模拟,并利用粒子图像测速技术进行了验证。结果表明,斜面平台高度对生物质颗粒离散度影响最大,其次为位置和角度,最佳工作参数为斜面平台底部距下降管拐角处245 mm,高度为27 mm,角度为149°,相较于无斜面平台工况,生物质颗粒离散度提高了50.24%,进而提升了混合颗粒的混合程度。斜面平台的引入使得下降管内生物质颗粒和陶瓷球的轴向平均速度分别降低了14.38%和11.43%,平均停留时间分别升高了20.00%和5.75%,改变了无斜面平台时混合颗粒的向心流动特性,表现为抛物线形流动特性,打破了上疏下密的分布状态,使混合颗粒偏析降低,混合更为均匀。该研究结果能够为下降管式生物质热解反应器的设计与优化提供一定支持,有利于生物质快速热解技术的发展。 展开更多
关键词 生物质 下降管 计算机仿真 cfd-dem 气固两相流
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基于CFD-DEM耦合的膨化颗粒饲料气力输送机理数值分析 被引量：1
5
作者 王昱 刘佳豪 +4 位作者 罗毅智 周星星 欧一志 齐海军 袁余 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期180-189,199,共11页
气力输送是水产饲喂的主要方式之一,然而目前气力输送过程中颗粒运动机理尚不清晰,以致气力输送系统的作业效率难以提升。本文以膨化颗粒饲料为对象,采用CFD-DEM气固耦合数值分析方法,构建双弯管颗粒饲料气力输送过程的数值分析模型,采... 气力输送是水产饲喂的主要方式之一,然而目前气力输送过程中颗粒运动机理尚不清晰,以致气力输送系统的作业效率难以提升。本文以膨化颗粒饲料为对象,采用CFD-DEM气固耦合数值分析方法,构建双弯管颗粒饲料气力输送过程的数值分析模型,采用Box-Behnken响应曲面法量化分析喂料速率、入口风速、弯管数对颗粒饲料料气输送比、出口速度和悬浮程度的影响。方差分析结果显示:喂料速率显著影响料气输送比。各因素对颗粒饲料末端速度影响由强到弱为入口风速、弯管数、喂料速率,各因素对颗粒饲料悬浮程度影响由强到弱为入口风速、喂料速率、弯管数。入口风速与颗粒的出口速度和颗粒在竖直方向的坐标、标准差成正比,当喂料速率小于35 g/s时入口风速对料气输送比无显著影响。随着入口风速提高,颗粒的出口速度提高,颗粒悬浮程度上升,表明气力输送系统的输送性能增强。当入口风速为20 m/s、喂料速率为27.232/s、无弯管时,料气输送比为0.966,颗粒出口速度为12.48 m/s,竖直方向坐标为-3.944 mm,标准差为8.805 mm。研究结果为提升气力输送系统的效率和优化设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 颗粒饲料 气力输送 cfd-dem耦合 数值分析
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砂石振动风选的DEM-CFD耦合仿真
6
作者 贺占蜀 丁赛飞 +1 位作者 陈江义 杨聪俐 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第12期190-193,199,共5页
为了将粒径跨度较大的砂石颗粒中的成品砂分离出来,而将粗砂和微粉分离出去,选用既能筛分粗砂又能风选微粉的振动风筛,并对砂石振动风选过程进行DEM-CFD耦合仿真,还分别探究进风口风速、抽风口风速以及振动频率对粗砂、成品砂筛分效率... 为了将粒径跨度较大的砂石颗粒中的成品砂分离出来,而将粗砂和微粉分离出去,选用既能筛分粗砂又能风选微粉的振动风筛,并对砂石振动风选过程进行DEM-CFD耦合仿真,还分别探究进风口风速、抽风口风速以及振动频率对粗砂、成品砂筛分效率与微粉分离效率的影响,并据此优化工艺参数。结果表明,随着进风口风速的增加,粗砂及成品砂的筛分效率逐渐增大;随着抽风口风速的增加,微粉的分离效率将增大并保持在100%;随着振动频率的增加,成品砂的筛分效率先增大后减小。本仿真方案中,最优工艺参数为进风口风速19m/s、抽风口风速6m/s、振动频率16Hz,此时粒径5mm以上的粗砂和(0~0.075)mm的微粉被100%完全分离,粒径(0.075~3)mm、(3~5)mm成品砂的筛分效率分别达到最大77.88、25.32%。 展开更多
关键词 振动风筛 dem-cfd耦合 砂石筛分 风速 振动频率
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循环荷载作用下土体接触侵蚀的CFD-DEM耦合模拟
7
作者 蔡国庆 刁显锋 +1 位作者 杨芮 李舰 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第12期229-244,共16页
为研究循环荷载作用下土体层间中常见的渗流侵蚀特性,揭示水-力耦合作用下的接触侵蚀的细观机理,考虑循环荷载幅值的影响,建立了一种基于计算流体动力学(CFD)与离散单元法(DEM)耦合的土体接触侵蚀三维计算模型。首先,分析了不同循环荷... 为研究循环荷载作用下土体层间中常见的渗流侵蚀特性,揭示水-力耦合作用下的接触侵蚀的细观机理,考虑循环荷载幅值的影响,建立了一种基于计算流体动力学(CFD)与离散单元法(DEM)耦合的土体接触侵蚀三维计算模型。首先,分析了不同循环荷载作用周次内的颗粒运动规律与空间分布特征。其次,探讨了由于颗粒侵蚀引起的宏观变形响应特性。同时,选取两个局部变形区域,研究了两种典型的颗粒迁移模式。最后,结合力链分析,讨论了侵蚀过程中的颗粒接触力学演化机制。研究结果表明:在一次循环荷载作用的过程中,加载导致的粗颗粒层挤压与卸载产生的应力松弛均是导致细颗粒发生迁移的主要因素;循环荷载作用会使得土层接触面处产生剧烈的颗粒迁移运动,进而导致试样产生较大的轴向变形,同时渗流场会产生向上的水力梯度以促进细颗粒发生泵送迁移。存在一个幅值阈值,当循环荷载幅值超过该阈值后,土体迅速密实,引起侵蚀变形减弱。 展开更多
关键词 土体接触侵蚀 cfd-dem耦合 颗粒迁移 宏观变形 细观机理
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基于CFD-DEM的气送式稻麦兼用型高速播种机种子减速器设计与试验
8
作者 臧英 张美林 +3 位作者 黄子顺 姜有聪 钱诚 王在满 《农业机械学报》 北大核心 2025年第5期222-234,共13页
针对气送式稻麦兼用型高速播种机作业时种子输送速度快造成投种精度低、投种不稳定等问题,设计了一种基于旋风减速原理的种子减速器。采用CFD-DEM耦合仿真方法进行单因素试验,确定主要结构因素并选取适宜尺寸区间。为确定种子减速器结... 针对气送式稻麦兼用型高速播种机作业时种子输送速度快造成投种精度低、投种不稳定等问题,设计了一种基于旋风减速原理的种子减速器。采用CFD-DEM耦合仿真方法进行单因素试验,确定主要结构因素并选取适宜尺寸区间。为确定种子减速器结构参数,基于单因素试验结果开展了Box-Behnken正交组合仿真试验,结果表明:最佳结构尺寸为圆筒直径D为82.352 mm,圆筒长度H_(t)为101.364 mm,排气口直径D_(P)为25.0002 mm,锥筒长度H_(z)为67.9025 mm,此时籼稻种子出种口流速V_(1)和种子竖直速度V_(2)分别为5.212 m/s和0.462 m/s;粳稻种子出种口流速V_(1)和种子竖直速度V_(2)分别为5.339 m/s和0.473 m/s;小麦种子出种口流速V_(1)和种子竖直速度V_(2)分别为5.341 m/s和0.408 m/s。台架验证试验结果表明,在出种口处籼稻种子竖直速度为0.411 m/s,粳稻种子竖直速度为0.452 m/s,小麦种子竖直速度为0.457 m/s,与仿真试验结果较符合。条播性能台架试验结果表明,有种子减速器时排种成条效果明显优于无种子减速器情况,而且籼稻、粳稻和小麦排量均匀性变异系数分别由无种子减速器时41.61%、25%和37.84%依次降至9.10%、8.42%和8.49%,满足种子减速器性能要求。研究结果可为后续提高气送式稻麦兼用型播种机播种性能提供指导。 展开更多
关键词 高速播种机 稻麦兼用 种子减速器 cfd-dem
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基于CFD-DEM的压裂水平井暂堵剂运移与封堵有效性研究
9
作者 朱炬辉 郑衣珍 +4 位作者 何乐 宋佳忆 龚蔚 黄义涛 隋微波 《石油科学通报》 2025年第3期511-526,共16页
暂堵剂被广泛用于水平井压裂过程中的裂缝暂堵与转向,对提高压裂改造效果具有重要作用。目前国内外关于暂堵剂运移规律的研究多局限于室内实验,对暂堵剂在井筒中的运移、在缝中封堵过程的宏观模拟研究还不充分。本文基于计算流体力学(C... 暂堵剂被广泛用于水平井压裂过程中的裂缝暂堵与转向,对提高压裂改造效果具有重要作用。目前国内外关于暂堵剂运移规律的研究多局限于室内实验,对暂堵剂在井筒中的运移、在缝中封堵过程的宏观模拟研究还不充分。本文基于计算流体力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的数值模拟方法,模拟了水平井压裂暂堵过程中暂堵剂颗粒井下运移与封堵过程。模拟时,将暂堵剂颗粒视作离散相,将压裂液视作连续相,对离散相与连续相单独建立数学模型,同时耦合离散相与连续相之间的相互作用,从而实现暂堵剂—压裂液多相体系的流固耦合。针对暂堵剂从井口到封堵井段的运移过程,建立了井筒模型、井筒—炮眼—单一裂缝和井筒—炮眼—多条裂缝模型。揭示了暂堵剂浓度、暂堵剂粒径、压裂液黏度和泵注排量对暂堵剂运移完整性的影响规律,探究了不同裂缝形态下工艺参数与施工参数对暂堵剂封堵效果的影响。研究表明,暂堵剂体系颗粒浓度、压裂液黏度与泵注排量是影响暂堵剂体系运移完整性的重要因素,暂堵剂粒径与浓度是决定暂堵剂体系能否有效封堵裂缝的关键因素。暂堵剂粒径大于20目时,暂堵剂质量浓度的改变只会影响缝内封堵段长度,而不会影响缝内暂堵有效性;当裂缝末端缝宽达到4 mm时,选用20~70目粒径的暂堵剂难以在缝高方向完全封堵裂缝。本研究为水平井暂堵压裂施工过程中工艺参数与施工参数的选取提供了理论依据。 展开更多
关键词 缝内暂堵 暂堵剂运移 暂堵机理 水平井 cfd-dem
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基于CFD-DEM的管道混凝土非稳态泵送特性研究
10
作者 智晋宁 魏亚博 +2 位作者 赵玲瑛 蒲德昌 杨书轩 《机电工程》 北大核心 2025年第11期2245-2254,共10页
针对混凝土在泵送过程中受吸入气体的影响由定常流动转变为非稳态流动,严重影响了泵车臂架稳定性这一问题,对泵车管道内混凝土非稳态流动特性进行了研究。首先,根据C40混凝土的主要材料属性,建立了泵车管道内流体区域的几何模型,并对模... 针对混凝土在泵送过程中受吸入气体的影响由定常流动转变为非稳态流动,严重影响了泵车臂架稳定性这一问题,对泵车管道内混凝土非稳态流动特性进行了研究。首先,根据C40混凝土的主要材料属性,建立了泵车管道内流体区域的几何模型,并对模型进行了网格划分;然后,建立了流体流动的数学模型,引入了气相和液相控制方程、固体颗粒运动方程和层流模型,设置了边界条件和介质属性,并基于计算流体动力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合算法进行了数值计算;最后,采用了实车实验,将数值模拟结果与实验结果进行了对比验证,并根据数值模拟比较了气体体积分数对直管和弯管中混凝土流动特性的影响。研究结果表明:进入气体体积分数越大,直管和弯管压力越小,直管激励力越小,弯管激励力不受影响;直管激励力波动在150 N以内,弯管激励力波动在100 N以内,当气体体积分数在30%左右时,臂架振动最小。该研究结果可为泵车混凝土非稳态泵送提供理论参考。 展开更多
关键词 混凝土泵送 多相流 气体体积分数 管道压力 管壁激励力 数值模拟 计算流体动力学与离散单元法
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基于DEM-CFD的混流式水轮机粗沙水流条件泥沙磨损机制研究 被引量：1
11
作者 黄剑峰 姚激 张蕾蕾 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期468-476,共9页
含沙水流条件下水轮机内部泥沙颗粒与湍流两相介质相互作用对水轮机壁面冲蚀磨损机制有重要影响。基于GPU加速耦合颗粒离散元与计算流体力学方法求解混流式水轮机内部颗粒-流体系统。通过泥沙颗粒真实外形建模,DEM-CFD耦合模拟获得水轮... 含沙水流条件下水轮机内部泥沙颗粒与湍流两相介质相互作用对水轮机壁面冲蚀磨损机制有重要影响。基于GPU加速耦合颗粒离散元与计算流体力学方法求解混流式水轮机内部颗粒-流体系统。通过泥沙颗粒真实外形建模,DEM-CFD耦合模拟获得水轮机泥沙颗粒流磨损特性。结果表明:GPU加速可节省计算成本,粗沙水流下泥沙颗粒受水流影响在尾水管内小开度工况以“短螺旋”方式运动,而大开度工况则以“长螺旋”方式运动;小开度工况球形多面体泥沙颗粒曳力最大值比球体颗粒大34.78%。大开度工况颗粒对活动导叶的碰撞强度比固定导叶大74.13%,说明其冲击磨损强于固定导叶;粒子对固定导叶的滑动距离平均最大值比活动导叶大21.43%,说明其剪切磨损强于活动导叶。活动导叶、转轮叶片和尾水管壁面磨损情况与文献试验结果及电站实际磨损一致;在汛期控制水轮机在小开度工况运行是有利的。研究结果可为改善水轮机泥沙磨损破坏提供理论参考。 展开更多
关键词 混流式水轮机 粗沙水流 dem-cfd 泥沙磨损 数值模拟
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基于CFD-DEM的种子联合收获机气流清种仿真分析 被引量：1
12
作者 夏圣博 李耀明 +2 位作者 姬魁洲 杜拓 王法政 《农机化研究》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页
针对现有种子联合收获机在收获后籽粒输运搅龙、杂余搅龙和卸粮搅龙处会残留种子的问题,在上述部位添加了清种气流,并分析在这些机构内使用气流清理残留种粒的可行性。从螺旋搅龙转速和清种入口气流速度这两个因素对清种效果的影响进行... 针对现有种子联合收获机在收获后籽粒输运搅龙、杂余搅龙和卸粮搅龙处会残留种子的问题,在上述部位添加了清种气流,并分析在这些机构内使用气流清理残留种粒的可行性。从螺旋搅龙转速和清种入口气流速度这两个因素对清种效果的影响进行研究,开展卸粮搅龙机构内气固两相流的数值仿真,并基于计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)进行耦合求解,获得了清种过程中气相与颗粒相的速度分布及运动轨迹。结果表明:螺旋搅龙的运动状态对清种气流的通过性有显著影响;当螺旋搅龙处在高转速状态时,清种气流衰减速度较快,此状态下难以有效地利用气流进行清种;气流速度对清种效果影响显著,余种数量和清种所用时间随气流速度升高而降低,但当气流速度过快时会使种子撞击在螺旋搅龙叶片上产生反流和飞溅现象,从而影响清种效果。仿真表明,最优清种气流速度为50 m/s。 展开更多
关键词 种子联合收获机 气流清种 仿真分析 cfd-dem 水稻种子
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基于CFD-DEM耦合模型的弯管起旋装置优化及减磨效果研究 被引量：1
13
作者 宋海豪 徐雪萌 +3 位作者 尚坤 张汉山 李炳贤 贾会梅 《包装工程》 北大核心 2025年第13期186-196,共11页
目的通过优化气力输送系统中弯管的结构,从而降低弯管磨损的问题。方法在弯管磨损中心切向处添加起旋装置,将弯管中的轴流输送转变为旋流输送。主管道轴线与起旋装置的中心轴线夹角为55°,保持弯管的气速为20 m/s,通过CFD-DEM,对比... 目的通过优化气力输送系统中弯管的结构,从而降低弯管磨损的问题。方法在弯管磨损中心切向处添加起旋装置,将弯管中的轴流输送转变为旋流输送。主管道轴线与起旋装置的中心轴线夹角为55°,保持弯管的气速为20 m/s,通过CFD-DEM,对比小麦颗粒在起旋装置气速分别为20、30、40 m/s时的流场特性。结果基于CFD-DEM对弯管内部颗粒进行运动仿真,分别对比了2种装置的静压、迹线图、旋流强度、颗粒分布图等指标,发现导流叶片式的静压将与旋流强度均大于旋流管道式,螺旋效果更优。通过建立实验平台进行实验验证,实验结果与仿真结果相吻合。结论导流叶片式更适合弯管输送,起旋效果明显,颗粒在弯管内分布均匀,整体呈螺旋前进,可以更有效地减少弯管与颗粒之间的磨损。 展开更多
关键词 粮食颗粒 旋流输送 弯管磨损 cfd-dem
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基于CFD-DEM方法的安全壳碎片迁移流固耦合数值模拟研究
14
作者 张丰弢 章静 +3 位作者 巫英伟 贺亚男 田文喜 秋穗正 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第6期1284-1293,共10页
当核电厂发生冷却剂丧失事故(LOCA)时,破口介质的喷射过程会导致大量碎片迅速进入安全壳内部,这不仅显著增大滤网处的压降,还可能阻碍安全系统中冷却水的正常循环过程,进而影响事故后反应堆的安全运行。本文基于典型碎片迁移试验台架,... 当核电厂发生冷却剂丧失事故(LOCA)时,破口介质的喷射过程会导致大量碎片迅速进入安全壳内部,这不仅显著增大滤网处的压降,还可能阻碍安全系统中冷却水的正常循环过程,进而影响事故后反应堆的安全运行。本文基于典型碎片迁移试验台架,结合计算流体力学(CFD)与离散单元法(DEM)建立了碎片迁移分析模型,并在验证数值模型准确性的基础上,重点研究了流速变化及碎片堆积对迁移过程的影响,分析了不同流速下碎片的迁移行为及堆积特性。结果表明,入口流速及碎片堆积形态对碎片的迁移行为和迁移份额具有显著影响,低流速下,碎片因回流效应和结构件阻隔,在流道前端堆积形成静止区;而高流速下,碎片迁移距离增大,堆积发生在结构件前的低速回流区,流道边缘的回流效应使碎片向边缘迁移。碎片堆积对流道流场与压力场的影响较为局部,主要表现为碎片堆处流速减缓和迎流面局部正压区引起的压降增大。研究成果为核电厂内部碎片迁移过程的优化设计与安全评估提供了理论依据与技术支持。 展开更多
关键词 碎片迁移 流场分析 cfd-dem 堆积特性 数值模拟
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间断级配砂土潜蚀过程的DEM-CFD耦合模拟研究
15
作者 王永庆 刘智 +2 位作者 熊磊 康捷 任杰 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期175-181,共7页
潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理,采用离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型,以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响,并分析... 潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理,采用离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型,以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响,并分析细颗粒流失量、流失区域及力链数量等参数的变化规律。结果表明:潜蚀的发展过程可分为启动、发展、侵蚀和稳定4个阶段;在相同的细颗粒含量下,水力梯度越大,细颗粒流失速度越快;在相同水力梯度条件下,渗流初期细颗粒的流失速度随细颗粒含量增加而减小,但其累积流失量则随之增大;潜蚀开始时,颗粒流失首先出现在渗流出口处,随后逐渐从土体两端向中心扩展;随着样品中细颗粒的流失,颗粒体系内细颗粒接触链的数量减少,而粗颗粒接触链数量基本保持不变。 展开更多
关键词 潜蚀 dem-cfd耦合 细颗粒含量 水力梯度 堤坝
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基于CFD-DEM方法的煤气化渣气流分级提炭模拟研究
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作者 李向阳 张乾 +2 位作者 李乐 白慧 黄伟 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第1期34-43,共10页
【目的】煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化、资源化利用的重要手段,气流分级法因其能够高效处理细粒级物料且无废水、废气排放而具有独特优势。【方法】基于CFD-DEM模拟,研究卧式涡轮气流分级机内气固流动状况,探明进气方向和涡... 【目的】煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化、资源化利用的重要手段,气流分级法因其能够高效处理细粒级物料且无废水、废气排放而具有独特优势。【方法】基于CFD-DEM模拟,研究卧式涡轮气流分级机内气固流动状况,探明进气方向和涡轮转向的匹配关系,明确炭颗粒和灰颗粒的流动机制。优化涡轮气流分级机中进气口方向,预测入口气速和涡轮转速对气化细渣气流分级提炭效率的影响。【结果】结果表明:涡轮气流分级机的进气方向对流场分布和气化细渣提炭效率有显著影响。切向进气口易导致在分级区和淘洗区产生相互干扰的次级漩涡,影响气化渣炭和灰颗粒分离效率。优化切向进气为垂直向上后,避免了淘洗区和分级区相互干扰,消除了涡轮和叶片之间次级漩涡,改善并稳定了分级区内的流场,提高了气化细渣提炭效率。在优化后的涡轮气流分级机中,通过匹配入口气速与涡轮转速,富炭渣产品中的炭含量可达80.95%,炭回收率可达59.83%。 展开更多
关键词 煤气化渣 气流分级机 cfd-dem 流场特性 颗粒运动特征
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基于CFD-DEM耦合的泥水平衡盾构排浆管卵石滞排研究 被引量：2
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作者 童里 李达 +2 位作者 李树忱 彭科峰 陈祎 《山东大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期114-124,共11页
针对泥水盾构的弯曲管路进行三维建模,利用CFD-DEM耦合进行数值模拟,揭示泥浆携带卵石的运移规律,分析卵石沉积滞排的原因,探究卵石沉积对管道内流场的影响,为现场施工解决滞排问题提供优化指导。结果表明:滞排问题是由于低流速的泥浆... 针对泥水盾构的弯曲管路进行三维建模,利用CFD-DEM耦合进行数值模拟,揭示泥浆携带卵石的运移规律,分析卵石沉积滞排的原因,探究卵石沉积对管道内流场的影响,为现场施工解决滞排问题提供优化指导。结果表明:滞排问题是由于低流速的泥浆提供的拖曳力太低,大量颗粒在管道弯曲处发生了沉积。管道内颗粒进入速度和排出速度将会达到动态平衡,管道弯曲度数越大,颗粒生成速度和排出速度达到动态平衡的临界点越晚,说明颗粒滞排越严重,滞排颗粒数量就越多。颗粒沉积导致有效过流面积变小,泥浆流速发生了明显分层,流场的分层更加不利于底部沉积颗粒的运移,加剧滞排问题。泥浆黏度越大,颗粒和泥浆发生剪切流动时的拖曳力越大,颗粒的平均运移速度越大。泥浆密度对颗粒的水平运移影响不大,但颗粒向上运输时,密度大的泥浆能够提供更高的浮力,有利于防治颗粒的滞排。 展开更多
关键词 泥水盾构 滞排 cfd-dem 卵石运移
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基于CFD-DEM的循环阀清洁器携屑特性研究
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作者 胡伟 关宁 +3 位作者 张燕萍 徐丙贵 张金亚 朱宏武 《石油机械》 北大核心 2025年第7期42-49,共8页
在钻井过程中,低效的钻屑输运会导致环空岩屑体积分数升高、等效循环密度(ECD)增大,从而引起工具磨损和井漏等问题。为此,开发了一种新型的井眼环空循环阀清洁器。基于H-B非牛顿流体模型,采用耦合的CFD-DEM计算方法,建立了多级井眼环空... 在钻井过程中,低效的钻屑输运会导致环空岩屑体积分数升高、等效循环密度(ECD)增大,从而引起工具磨损和井漏等问题。为此,开发了一种新型的井眼环空循环阀清洁器。基于H-B非牛顿流体模型,采用耦合的CFD-DEM计算方法,建立了多级井眼环空中循环阀清洁器的携屑特性数值计算模型。分析了循环阀清洁器水眼数量、水眼直径、水眼角度以及钻杆转速对携屑性能的影响。研究结果表明:增大水眼直径和数量,提高钻杆转速,均会导致环空岩屑体积分数升高,岩屑输运效率显著降低;当水眼数量为3、直径为10 mm时,携屑效果最佳;随着水眼角度增大,岩屑输运效率先增加后减小;在水眼角度为30°时,岩屑输运效率最高;在垂直井眼中,循环阀清洁器的旋转会产生旋流效应,容易引起岩屑的螺旋运移,从而延长岩屑在井眼中的停留时间,导致岩屑输运效率显著下降;转速越大,旋流作用越强,岩屑输运效果越差。在上述最优参数下,使用该清洁器后,环空井眼流量提升了近58%,整体岩屑输运效率提升了近10%。研究结论对提高环空岩屑输运效率,确保高效、安全的油气开发具有重要意义。 展开更多
关键词 多级井眼 循环阀清洁器 岩屑输运效率 cfd-dem 水眼 钻杆转速
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基于CFD-DEM的水基体系水合物流动聚集与沉积过程模拟研究
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作者 史博会 刘光硕 +6 位作者 郭恩岐 史潇航 刘浩田 吴海浩 李晓平 宋尚飞 宫敬 《化工学报》 北大核心 2025年第11期5554-5573,共20页
在深海油气与“可燃冰”开发中,水合物浆液体系中的颗粒沉积与聚集体堵塞是流动保障的核心难题。基于CFD-DEM方法应用Fluent-EDEM软件耦合,针对水基体系水合物浆液的流动聚集与沉积过程开展数值模拟,研究不同浆液流速及体积分数的水合... 在深海油气与“可燃冰”开发中,水合物浆液体系中的颗粒沉积与聚集体堵塞是流动保障的核心难题。基于CFD-DEM方法应用Fluent-EDEM软件耦合,针对水基体系水合物浆液的流动聚集与沉积过程开展数值模拟,研究不同浆液流速及体积分数的水合物颗粒流动聚集与沉积过程,比较并分析了有无颗粒条件下管道内压力变化情况。模拟结果表明,0.5 m/s时颗粒在管道内壁会形成静止沉积层,且轴向与径向聚集显著;当流速增大到1.5 m/s时,随着剪切力增强,聚集体会破碎,水合物颗粒以单颗粒或小聚集体均匀分散;当水合物体积分数从5%增至15%时,颗粒聚集程度会加剧,压降呈非线性递增,弯管中段会因沉积层发育形成压降峰值。基于模拟结果,提出弯管结构对水合物沉积的影响机理,即在低流速情况下,流体与颗粒之间相互耦合,在流场突变处的水合物聚集体发生破碎后,部分将附着在管壁沉积层上,形成黏附、破碎与再沉积的耦合堵塞机制。 展开更多
关键词 多相流 水合物 聚集 cfd-dem 沉积物
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基于CFD-DEM的小尺度气固流化床中小麦颗粒的传热传质模拟研究
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作者 刘俊杰 李鑫 +1 位作者 刘博 杨开敏 《河南工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期104-113,共10页
流化床因其均匀高效的特性被广泛应用于农产品干燥领域,深入研究干燥过程中的物理现象至关重要。基于CFD-DEM建立了流化床气固两相流的传热传质模型,对比分析了单球颗粒(1S)、三球颗粒(3S)、五球颗粒(5S)和七球颗粒(7S)等不同拟合模型... 流化床因其均匀高效的特性被广泛应用于农产品干燥领域,深入研究干燥过程中的物理现象至关重要。基于CFD-DEM建立了流化床气固两相流的传热传质模型,对比分析了单球颗粒(1S)、三球颗粒(3S)、五球颗粒(5S)和七球颗粒(7S)等不同拟合模型下小麦颗粒的扩散特性和传热传质规律,揭示了空气参数的影响机制。研究表明:流化床干燥过程中,干燥不均匀性随时间延长加热速率则逐渐降低;底部区域颗粒的热通量较高,表明气相和固相之间高效的热传导是导致干燥不均匀的主要原因;不同拟合模型的固体分散系数变化范围为1.41×10^(-3)~1.64×10^(-1)m^(2)/s,其中,1S的传热和传质速率最快,5S和7S模型的物理场在空间和时间分布上极为相似,温度和含水率频率分布曲线近似重叠,说明5S模型已能准确模拟小麦的传热和传质行为;空气温度是调控传热传质速率的关键因素,而提高空气流速可有效改善干燥的不均匀性。该研究为流化床干燥工艺优化提供了理论依据,对工程实践具有重要指导意义。 展开更多
关键词 流化床 cfd-dem 小麦 传热传质 干燥
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