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Research on the Ice Resistance and Propulsion Performance of Polar Ships via the CFD-DEM Coupling Method
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作者 ZHENG Si-jie SONG Bo-yang +5 位作者 ZHOU Li HUANG Qiao-gao XIE Chang LI Han HE Guang-wei LING Hong-jie 《China Ocean Engineering》 2025年第2期232-243,共12页
Polar marine equipment plays an important role in Arctic engineering,especially in the development of polar ships and ice-class propellers.When polar ships navigate in brash ice channels,the brash ice not only increas... Polar marine equipment plays an important role in Arctic engineering,especially in the development of polar ships and ice-class propellers.When polar ships navigate in brash ice channels,the brash ice not only increases resistance but also has adverse effects on their propulsion performance.On the basis of coupled computational fluid dynamics(CFD)and the discrete element method(DEM),this paper aims to numerically investigate the resistance and propulsion performance of a polar in a brash ice channel while considering the rotation status of the propeller by both experimental and numerical methods.Both ship resistance and ice motion under Froude numbers of 0.0557,0.0696,0.0836,0.975,and 0.1114 are studied when the propeller does not rotate.The influences of the rotating propeller on the ice brash resistance and flow are discussed.The thrust due to the propeller and ice resistance in the equilibrium state are also predicted.The errors between the thrust and total resistance are approximately 1.0%,and the maximum error between the simulated and predicted total resistance is 3.7%,which validates the CFD-DEM coupling method quite well.This work could provide a theoretical basis for the initial design of polar ships with low ice class notation and assist in planning navigation for merchant polar ships in brash ice fields. 展开更多
关键词 polar ships propeller cfd-dem ice resistance propulsion performance
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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
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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的气送式稻麦兼用型高速播种机种子减速器设计与试验
3
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耦合的膨化颗粒饲料气力输送机理数值分析
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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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基于CFD-DEM的压裂水平井暂堵剂运移与封堵有效性研究
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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方法的安全壳碎片迁移流固耦合数值模拟研究
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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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Study of the Transport Behavior of Multispherical Proppant in Intersecting Fracture Based on Discrete Element Method 被引量:1
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作者 Chengyong Peng JianshuWu +2 位作者 Mao Jiang Biao Yin Yishan Lou 《Energy Engineering》 EI 2025年第1期185-201,共17页
To analyze the differences in the transport and distribution of different types of proppants and to address issues such as the short effective support of proppant and poor placement in hydraulically intersecting fract... To analyze the differences in the transport and distribution of different types of proppants and to address issues such as the short effective support of proppant and poor placement in hydraulically intersecting fractures,this study considered the combined impact of geological-engineering factors on conductivity.Using reservoir production parameters and the discrete elementmethod,multispherical proppants were constructed.Additionally,a 3D fracture model,based on the specified conditions of the L block,employed coupled(Computational Fluid Dynamics)CFD-DEM(Discrete ElementMethod)for joint simulations to quantitatively analyze the transport and placement patterns of multispherical proppants in intersecting fractures.Results indicate that turbulent kinetic energy is an intrinsic factor affecting proppant transport.Moreover,the efficiency of placement and migration distance of low-sphericity quartz sand constructed by the DEM in the main fracture are significantly reduced compared to spherical ceramic proppants,with a 27.7%decrease in the volume fraction of the fracture surface,subsequently affecting the placement concentration and damaging fracture conductivity.Compared to small-angle fractures,controlling artificial and natural fractures to expand at angles of 45°to 60°increases the effective support length by approximately 20.6%.During hydraulic fracturing of gas wells,ensuring the fracture support area and post-closure conductivity can be achieved by controlling the sphericity of proppants and adjusting the perforation direction to control the direction of artificial fractures. 展开更多
关键词 Hydraulic fracturing discrete element method PROPPANT SPHERICITY cfd-dem
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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
8
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的循环阀清洁器携屑特性研究
9
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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基于CFD-DEM耦合模型的弯管起旋装置优化及减磨效果研究
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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的种子联合收获机气流清种仿真分析
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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的三级配混凝土振动响应研究
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作者 陈雨杰 田正宏 何丽平 《混凝土》 北大核心 2025年第6期23-28,共6页
为研究在插入式振捣作用下三级配混凝土的动力响应,基于计算流体动力学(CFD)和离散元(DEM)的方法,构建了三级配混凝土在振捣作用下的细观模型,分析在振捣过程中骨料配位数、位移场、转动场、速度场、能量的变化规律,结论如下:振捣过程中... 为研究在插入式振捣作用下三级配混凝土的动力响应,基于计算流体动力学(CFD)和离散元(DEM)的方法,构建了三级配混凝土在振捣作用下的细观模型,分析在振捣过程中骨料配位数、位移场、转动场、速度场、能量的变化规律,结论如下:振捣过程中,骨料配位数呈现先减小后增大的趋势,振捣结束时的骨料配位数大于振捣之前的骨料配位数;骨料竖直向位移大于水平向位移,位移变化速度前者大于后者;骨料主要发生绕Z轴的转动,同时伴随着绕X轴、Y轴的转动,其转动大致呈现先增大后趋于稳定的趋势;骨料速度大小呈现先增大后减小的趋势,速度范围前期逐步增大,后趋于稳定;骨料的平动及转动动能均呈现先增大后减小最后稳定的趋势。上述结论可为深入研究三级配混凝土振捣密实理论提供参考。 展开更多
关键词 插入式振捣 三级配混凝土 cfd-dem 骨料配位数 密实性
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基于CFD-DEM耦合的水射流锂-油解聚特征研究
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作者 严培轩 柳忠彬 +2 位作者 彭帝 杨彪 王志恒 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期5266-5272,共7页
锂渣具有很高的回收再利用价值,针对锂渣回收过程中存在的表面保护剂与表面生成物(扩散泵油与氢氧化锂)阻碍回收效率以及在回收过程中存在反应不受控制出现爆炸等问题。提出通过水射流对锂渣表面保护剂与表面生成物进行冲击脱附并防止... 锂渣具有很高的回收再利用价值,针对锂渣回收过程中存在的表面保护剂与表面生成物(扩散泵油与氢氧化锂)阻碍回收效率以及在回收过程中存在反应不受控制出现爆炸等问题。提出通过水射流对锂渣表面保护剂与表面生成物进行冲击脱附并防止反应爆炸的方法,依据锂渣、表面保护剂与生成物氢氧化锂结合关系提出油-锂-氢氧化锂颗粒桥接模型,并在此基础上进一步建立水射流计算流体力学-离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)3组份耦合解聚模型,探讨在不同压力下水射流对油-锂-氢氧化锂桥接模型的冲击解聚特征。结果表明:油-锂-氢氧化锂颗粒黏结键破坏时间与射流压力关系呈反比关系,油-锂-氢氧化锂桥接模型中颗粒黏结键在0.1 MPa射流压力冲击0.05 s后,破坏率能达到95%以上;当射流压力达到0.5 MPa及以上时,黏结键破坏率达到95%时,用时仅0.015 s,可有效去除锂渣表面保护剂的同时,能及时去除氢氧化锂及其形成的泡沫,实现处理安全、高效、连续消化作业。研究成果对水射流技术应用于活泼金属的回收具有较强的指导意义,可应用于锂渣的高效可控安全消化回收领域。 展开更多
关键词 水射流 颗粒分离 锂-油 流体力学-离散单元法(cfd-dem)
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基于CFD-DEM的干散货堆场动态起尘影响因素研究
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作者 朱信源 郑立松 +1 位作者 季皆名 封学军 《水运工程》 2025年第9期99-107,共9页
港口粉尘污染来源包括静态起尘和动态起尘两个方面,现阶段利用计算流体力学(CFD)数值模拟研究港口静态起尘已取得丰硕成果,但在动态起尘方面的研究仍处在发展阶段,尤其是较少考虑堆取料机转速、风况等因素的影响。采用离散元法(DEM)与CF... 港口粉尘污染来源包括静态起尘和动态起尘两个方面,现阶段利用计算流体力学(CFD)数值模拟研究港口静态起尘已取得丰硕成果,但在动态起尘方面的研究仍处在发展阶段,尤其是较少考虑堆取料机转速、风况等因素的影响。采用离散元法(DEM)与CFD相结合的方法研究港口起尘有很大前景。以江苏某干散货港区煤炭堆垛和WUD 400700型号输煤斗轮机为对象,采用CFD-DEM流固耦合模拟研究斗轮机作业对动态起尘的影响。结果表明,起尘量随斗轮机转速和风速增加均呈指数增长,建议采用转速8~9 r min作业兼顾经济与环境效益;起尘量随风向先增后减,建议在使用传统动态起尘经验公式时增加考虑风向对起尘的影响,并结合实测及试验数据对该公式进行适当修正。 展开更多
关键词 干散货堆场 粉尘污染 动态起尘 数值模拟 cfd-dem
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基于粗粒化CFD-DEM耦合的球磨机钢球级配优化
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作者 唐良彪 涂福泉 +3 位作者 徐淼 陈向东 高路萍 白云 《烧结球团》 北大核心 2025年第2期87-94,142,共9页
球磨机在选矿过程中扮演着关键角色,其性能直接影响后续分选效率和经济收益。本文针对球磨机性能优化方法所存在的高成本和低效率问题,提出了一种基于粗粒化CFD-DEM双向耦合方法研究钢球级配对研磨效率的影响。该方法使用粗粒化模型将... 球磨机在选矿过程中扮演着关键角色,其性能直接影响后续分选效率和经济收益。本文针对球磨机性能优化方法所存在的高成本和低效率问题,提出了一种基于粗粒化CFD-DEM双向耦合方法研究钢球级配对研磨效率的影响。该方法使用粗粒化模型将原始系统中一定数量的粒子由粗粒系统中较大的粒子表示。通过模拟不同钢球级配方案,分析了不同矿石粒度的比能量消耗和球磨机总功耗。试验结果表明,推荐方案一[m(■80)∶m(■60)∶m(■30)=40∶25∶35]的总功率消耗比现场方案[m(■100)=100]低7.5%,耗散功率低5.2%,且在破碎[8,3] mm和[3.0,0.5] mm矿石颗粒时,累积比功率最高,破碎效果最佳。粗粒化CFD-DEM双向耦合方法的应用有效降低了大规模颗粒系统的计算开销,提高了球磨机研磨过程模拟的计算效率,为球磨机优化设计提供了更高效的实践指导。 展开更多
关键词 球磨机 钢球级配优化 粗粒化cfd-dem耦合 数值模拟 磨矿效率
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基于CFD-DEM的干冰清洗工艺参数响应面优化研究
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作者 唐文杰 涂吉强 +2 位作者 王国龙 邓健 雷泽勇 《清洗世界》 2025年第2期36-39,42,共5页
干冰清洗是退役核设施放射性污染金属去污的有效方法。为探究影响干冰清洗效果的关键因素,采用CFD-DEM耦合方法模拟干冰清洗过程,分析喷嘴入口压力、清洗靶距和清洗角度等关键参数。通过单因素和正交试验,以干冰颗粒到达待清洗表面的平... 干冰清洗是退役核设施放射性污染金属去污的有效方法。为探究影响干冰清洗效果的关键因素,采用CFD-DEM耦合方法模拟干冰清洗过程,分析喷嘴入口压力、清洗靶距和清洗角度等关键参数。通过单因素和正交试验,以干冰颗粒到达待清洗表面的平均速度和覆盖面积的乘积为评价指标,进行响应面优化。优化得到的最佳工艺参数为:喷嘴入口压力0.89 MPa,清洗靶距137.09 mm,清洗角度73.18°。在此参数下,清洗效果提升了11.01%。该研究为退役核设施放射性污染金属的干冰清洗工艺设计提供理论参考。 展开更多
关键词 干冰清洗 cfd-dem 单因素试验 正交试验 响应面优化
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基于CFD-DEM的不同干冰喷嘴去污效果仿真分析
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作者 涂吉强 钟林 +1 位作者 唐文杰 雷泽勇 《机械工程师》 2025年第11期118-122,共5页
为了研究3种不同类型喷嘴(直锥型、文丘里型、扁嘴型)对放射性污染金属干冰射流去污效果的影响,采用CFD-DEM耦合仿真的方法对干冰颗粒射流过程中的气固两相流动进行数值模拟。重点研究了干冰颗粒的覆盖面积、干冰颗粒的z轴偏移量及冲击... 为了研究3种不同类型喷嘴(直锥型、文丘里型、扁嘴型)对放射性污染金属干冰射流去污效果的影响,采用CFD-DEM耦合仿真的方法对干冰颗粒射流过程中的气固两相流动进行数值模拟。重点研究了干冰颗粒的覆盖面积、干冰颗粒的z轴偏移量及冲击速度情况。结果表明:在保证干冰颗粒覆盖面积集中的前提下,应合理设置冲击距离,以保证去污效果。扁嘴型喷嘴由于具有干冰颗粒分布均匀的优点,更适用于放射性污染金属的去污。 展开更多
关键词 气固两相流 干冰喷嘴 干冰去污 cfd-dem
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Assessment of slurry chamber clogging alleviation during ultra-large-diameter slurry tunnel boring machine tunneling in hard-rock using computational fluid dynamics-discrete element method:A case study
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作者 Yidong Guo Xinggao Li +2 位作者 Dalong Jin Hongzhi Liu Yingran Fang 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 2025年第8期4715-4734,共20页
To fundamentally alleviate the excavation chamber clogging during slurry tunnel boring machine(TBM)advancing in hard rock,large-diameter short screw conveyor was adopted to slurry TBM of Qingdao Jiaozhou Bay Second Un... To fundamentally alleviate the excavation chamber clogging during slurry tunnel boring machine(TBM)advancing in hard rock,large-diameter short screw conveyor was adopted to slurry TBM of Qingdao Jiaozhou Bay Second Undersea Tunnel.To evaluate the discharging performance of short screw conveyor in different cases,the full-scale transient slurry-rock two-phase model for a short screw conveyor actively discharging rocks was established using computational fluid dynamics-discrete element method(CFD-DEM)coupling approach.In the fluid domain of coupling model,the sliding mesh technology was utilized to describe the rotations of the atmospheric composite cutterhead and the short screw conveyor.In the particle domain of coupling model,the dynamic particle factories were established to produce rock particles with the rotation of the cutterhead.And the accuracy and reliability of the CFD-DEM simulation results were validated via the field test and model test.Furthermore,a comprehensive parameter analysis was conducted to examine the effects of TBM operating parameters,the geometric design of screw conveyor and the size of rocks on the discharging performance of short screw conveyor.Accordingly,a reasonable rotational speed of screw conveyor was suggested and applied to Jiaozhou Bay Second Undersea Tunnel project.The findings in this paper could provide valuable references for addressing the excavation chamber clogging during ultra-large-diameter slurry TBM tunneling in hard rock for similar future. 展开更多
关键词 Slurry tunnel boring machine(TBM) Short screw conveyor Slurry chamber clogging Computational fluid dynamics-discrete element method(cfd-dem)coupled modeling Engineering application
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基于CFD-DEM耦合的混凝土输送弯管冲蚀磨损数值模拟
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作者 樊新波 王桂红 +1 位作者 罗杨 刘灿 《南方农机》 2025年第S1期125-128,共4页
【目的】解决混凝土泵车弯管冲蚀磨损问题,提高施工质量与资源利用率。【方法】基于CFD-DEM耦合方法的数值模拟框架,构建了非牛顿流体-颗粒两相流耦合作用下的冲蚀分析模型,分析了弯管外侧的磨损以及曲率半径对管道磨损的影响。【结果... 【目的】解决混凝土泵车弯管冲蚀磨损问题,提高施工质量与资源利用率。【方法】基于CFD-DEM耦合方法的数值模拟框架,构建了非牛顿流体-颗粒两相流耦合作用下的冲蚀分析模型,分析了弯管外侧的磨损以及曲率半径对管道磨损的影响。【结果】1)弯管外侧75°区域为最大磨损位置,其形成机制受颗粒离心聚集、二次流输送及高冲击频率共同作用,仿真预测最大磨损速率为7.46×10-7mm/s,弯管寿命约5.2万方,与实际工程数据(4万方~6万方)基本一致;2)曲率半径(R/D)增大可显著降低颗粒冲击强度与磨损速率,有利于延长弯管寿命。【结论】本研究可为弯管几何优化与耐磨材料设计提供理论依据,对提升混凝土泵送系统的安全性与经济性具有工程指导价值。 展开更多
关键词 混凝土弯管 cfd-dem耦合 冲蚀磨损
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