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水平滚筒内二元颗粒体系径向分离模式的数值模拟研究

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赵永志, 程易. 2008: 水平滚筒内二元颗粒体系径向分离模式的数值模拟研究, 物理学报, 57(1): 322-328. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.052
引用本文: 赵永志, 程易. 2008: 水平滚筒内二元颗粒体系径向分离模式的数值模拟研究, 物理学报, 57(1): 322-328. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.052
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Zhao Yong-Zhi, Cheng Yi. 2008: Numerical simulation of radial segregation patterns of binary granular systems in a rotating horizontal drum, Acta Physica Sinica, 57(1): 322-328. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.052
Citation: Zhao Yong-Zhi, Cheng Yi. 2008: Numerical simulation of radial segregation patterns of binary granular systems in a rotating horizontal drum, Acta Physica Sinica, 57(1): 322-328. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.052
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水平滚筒内二元颗粒体系径向分离模式的数值模拟研究

  • 浙江大学化学工程与生物工程学系化工机械研究所,杭州,310027

  • 清华大学化学工程系,北京,100084

Numerical simulation of radial segregation patterns of binary granular systems in a rotating horizontal drum

  • 摘要: 发展了考虑法向接触力、切向接触力和力矩、以及滚动摩擦力矩的三维三方程线性弹性-阻尼离散单元模型及计算程序,对薄滚筒内二元S型颗粒体系进行了数值模拟,发现采用本文的数学模型可以准确地预测出滚筒内二元S型颗粒流的分层现象.分析了影响滚筒内颗粒分层的因素,讨论了滚筒转速、颗粒装载率等参数对分层的影响.当转速较高时,滚筒内形成大颗粒在外、小颗粒在内、具有圆形界面的月亮模式,当转速较低时形成具有波浪形界面的花瓣模式,并且随着滚筒转速的逐渐降低,花瓣的数量逐渐增加,数值模拟结果与实验完全符合.模拟还得到了花瓣模式的形成过程:混合均匀的两种颗粒在旋转的过程中很快分离,随后在交界区域相互渗透,造成波动界面,最终形成稳定的花瓣模式.一旦花瓣模式形成,滚筒内的颗粒流动出现明显的波动现象.颗粒流的上表面以上弦、下弦形式不断交替,同时流速也快、慢交替.最后探讨了滚筒内花瓣模式分层运动形成的必要条件及机理.
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出版历程
  • 刊出日期:  2008-01-30

水平滚筒内二元颗粒体系径向分离模式的数值模拟研究

  • 浙江大学化学工程与生物工程学系化工机械研究所,杭州,310027
  • 清华大学化学工程系,北京,100084

摘要: 发展了考虑法向接触力、切向接触力和力矩、以及滚动摩擦力矩的三维三方程线性弹性-阻尼离散单元模型及计算程序,对薄滚筒内二元S型颗粒体系进行了数值模拟,发现采用本文的数学模型可以准确地预测出滚筒内二元S型颗粒流的分层现象.分析了影响滚筒内颗粒分层的因素,讨论了滚筒转速、颗粒装载率等参数对分层的影响.当转速较高时,滚筒内形成大颗粒在外、小颗粒在内、具有圆形界面的月亮模式,当转速较低时形成具有波浪形界面的花瓣模式,并且随着滚筒转速的逐渐降低,花瓣的数量逐渐增加,数值模拟结果与实验完全符合.模拟还得到了花瓣模式的形成过程:混合均匀的两种颗粒在旋转的过程中很快分离,随后在交界区域相互渗透,造成波动界面,最终形成稳定的花瓣模式.一旦花瓣模式形成,滚筒内的颗粒流动出现明显的波动现象.颗粒流的上表面以上弦、下弦形式不断交替,同时流速也快、慢交替.最后探讨了滚筒内花瓣模式分层运动形成的必要条件及机理.

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