基于离散元法的螺带式双卧轴搅拌机搅拌性能研究

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1、学校代码10530学号201510161706分类号TU642+.2密级公开硕士学位论文基于离散元法的螺带式双卧轴搅拌机搅拌性能研究学位申请人刘磊指导教师高伟、尹硕辉学院名称机械工程学院学科专业工程硕士（机械工程领域）研究方向先进制造工艺及装备二零一八年六月ResearchontheMixingPerformancefortheDoubleHorizontalRibbonMixerontheDiscreteElementMethodCandidateLiuLeiSupervisorGaoWei,YinShuohuiCollegeSchoolofMecha

2、nicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationAdvancedManufacturingTechnologyandEquipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018湘潭大学硕士学位论文摘要摘要近年来，随着我国社会经济的高速发展，工业界对颗粒物均匀性的要求日益增加，螺带式双卧轴搅拌机因其具有良好的搅拌性能和简单的操作工艺流程等优点，已成为最主要的搅拌设备之一。然而，螺带式双卧轴搅拌机结构较

3、为复杂，目前对螺带式双卧轴搅拌机搅拌性能的研究相对较少。本文采用离散元法研究螺带式双卧轴搅拌机工作参数以及叶片结构对其搅拌性能的影响，主要内容如下：首先，使用离散元法建立螺带式双卧轴搅拌机对无粘性颗粒的搅拌模型，并进行模拟仿真，通过混合系数（Lacey系数）评价搅拌筒内颗粒混合效率进而评判搅拌机的搅拌性能，本文确定了计算Lacey系数时的格子尺寸大小，分别研究了初始装填方式（上下装填方式、左右装填方式和前后装填方式）、颗粒粒径大小、叶片旋转速度及有无内圈小叶片等因素对螺带式双卧轴搅拌机搅拌性能的影响，并对搅拌叶片进行受力分析，仿真结果显示初始装填方式、叶

4、片旋转速度对搅拌机搅拌性能影响较大；另外两个参数对搅拌机搅拌性能影响较小，并且发现采用碰撞颗粒间相对速度可对颗粒的混合进行较好地解释和分析。然后，模拟螺带式单卧轴搅拌机内无粘性颗粒的搅拌过程，对比螺带式单卧轴搅拌机和螺带式双卧轴搅拌机的模拟结果发现：当颗粒呈上下装填方式及前后装填方式装填在搅拌筒内时，螺带式双卧轴搅拌机的搅拌性能较好，而当颗粒呈左右初始装填方式时，螺带式单卧轴搅拌机的搅拌性能较好。之后，建立非球形颗粒离散元模型，并模拟非球形颗粒在螺带式双卧轴搅拌机及螺带式单卧轴搅拌机内的搅拌过程，对比相同结构搅拌筒内球形颗粒和非球形颗粒的混合效率并对搅拌

5、结果进行分析，研究了颗粒形状对搅拌机搅拌性能的影响。最后，通过坍落度试验及“L”箱试验校准新拌混凝土离散元模型微观参数，采用离散元法模拟新拌混凝土在螺带式双卧轴搅拌机内的搅拌过程，研究新拌混凝土初始装填方式、叶片旋转速度及有无内圈小叶片等结构参数或工艺参数对搅拌机搅拌性能的影响，同时，研究了搅拌筒内各区域的颗粒混合差异并发现了搅拌筒内搅拌“死区”。关键词：离散元法；螺带式双卧轴搅拌机；Lacey系数；相对速度；混合效I湘潭大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththedevelopmentofthesocietyandtheeconomy

6、inChina,thedemandofthegranularhomogeneityisincreasinginindustryrecently.Thedoublehorizontalribbonmixerisoneofthemostimportantmixerswiththeexcellentmixingperformanceandsimpleoperation.Thistypeofmixerhasarelativelycomplexstructure,andthereislittleliteratureonitsmixingperformance.In

7、thispaper,theeffectoftheoperationalandgeometricalparametersonthemixingperformanceofthedoublehorizontalribbonmixerisstudiedbyusingthediscreteelementmethod(DEM).Thethesisisorganizedasfollows:Firstly,themixingprocessofnon-cohesivesolidparticlesissimulatedinthedoublehorizontalribbonm

8、ixerbyDEM.TheLaceyindexisemployedtoevalu