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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 认领 引用 被引量：3
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》 CAS CSCD 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耦合的气力式导种装置中种子运动与受力研究 认领 引用 被引量：1
2
作者 李鸿盛 杨丽 +3 位作者 张东兴 崔涛 和贤桃 李治民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期104-118,共15页
在高速作业条件下,为提高玉米气力式播种机的播种精度与均匀性,减少种子在导种过程碰撞与偏移,本文基于空气动力学原理,构建了种子颗粒在导种管内气流输送过程的CFD-DEM耦合仿真模型,分析在气流作用下种子的运动响应与受力特性。结合典... 在高速作业条件下,为提高玉米气力式播种机的播种精度与均匀性,减少种子在导种过程碰撞与偏移,本文基于空气动力学原理,构建了种子颗粒在导种管内气流输送过程的CFD-DEM耦合仿真模型,分析在气流作用下种子的运动响应与受力特性。结合典型导种结构,探讨了气流速度、结构参数与缓冲区尺寸对种子出口水平速度的影响。在此基础上,采用Box-Behnken试验设计方法,建立响应面模型,筛选并优化影响导种性能的关键结构参数。仿真结果表明,合理设计导种结构可显著降低颗粒壁面碰撞次数与出口水平速度波动,有效实现“零速投种”。导种系统台架试验表明,仿真结果与实测结果具有良好一致性,最大误差小于8%,表明所建CFD-DEM模型具有较高的预测精度。研究结果可为高速气力式播种机导种装置优化与投种控制提供理论基础与工程参考。 展开更多
关键词 CFD-DEM 气流输送 空气动力学 导种结构 响应面试验
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基于CFD-DEM的谷物联合收获机清选损失监测占比补偿方法研究 认领 引用
3
作者 李洋 薛向磊 +3 位作者 俞国红 方昱斌 梁振伟 徐立章 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第11期269-281,353,共13页
为得到谷物收获过程中精确的清选损失信息,不仅需要误差小、稳定性好的清选损失监测传感器硬件作为基础,还需要明晰传感器监测值与实际清选损失量之间的数学关系,本文基于课题组前期研发的清选损失监测传感器,首先构建了水稻、小麦、油... 为得到谷物收获过程中精确的清选损失信息,不仅需要误差小、稳定性好的清选损失监测传感器硬件作为基础,还需要明晰传感器监测值与实际清选损失量之间的数学关系,本文基于课题组前期研发的清选损失监测传感器,首先构建了水稻、小麦、油菜等典型作物的脱出混合物各成分颗粒模型,并根据实际工况建立了多组清选装置三维流道模型,通过CFD-DEM耦合方法开展了作物种类、喂入量、筛片开度、风机进风口面积等单因素及多因素仿真,分析不同作业工况下清选损失监测值与实际值之间的关系及其变化规律,并利用田间接料试验对仿真结果进行验证。研究结果表明,作物种类、筛片开度、风机进风口面积等是影响清选损失监测占比的主要因素,喂入量在一定范围内对占比影响不显著;由耦合仿真得出的清选损失监测占比数值相较于实际田间试验值偏大,偏大程度数值的标准差为0.97%,验证了仿真分析的有效性。结合仿真样本数据构建了多种典型非线性拟合模型,通过对拟合结果进行对比分析并考虑实际工程应用,选取二次多项式回归模型作为清选损失监测占比补偿模型(Radj2大于0.991、RMSE小于0.216%)。最后将该模型与嵌入式系统相结合,实现清选损失监测占比的在线补偿,模型补偿值与实测值之间的差值不超过1.08%。该研究有效提升了总清选损失计算的准确性和适应性,减少了对人工接料盒试验的依赖,同时可为收获作业参数智能化调控及整机性能评价提供有力支撑。 展开更多
关键词 联合收获机 清选损失 监测占比 补偿模型 CFD-DEM
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基于CFD-DEM耦合的大豆玉米复合种植深松气力深施肥装置设计与试验 认领 引用
4
作者 奚小波 杜恒通 +3 位作者 陈治国 史扬杰 张宝峰 于潇泽 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第10期77-87,共11页
针对大豆玉米带状复合种植中耕期协同深松与深施肥农艺需求,本文设计了一种深松气力深施肥装置,通过深松铲后侧集成风送式排肥系统,实现松土与肥料深施同步作业。采用计算流体力学与离散元法(CFD-DEM)耦合仿真方法优化气肥混合腔结构,... 针对大豆玉米带状复合种植中耕期协同深松与深施肥农艺需求,本文设计了一种深松气力深施肥装置,通过深松铲后侧集成风送式排肥系统,实现松土与肥料深施同步作业。采用计算流体力学与离散元法(CFD-DEM)耦合仿真方法优化气肥混合腔结构,以喉管收缩深度、喉管收缩角度和变径管半锥角为影响因素,以排肥管出口气流速度与肥料颗粒速度为试验指标,建立了回归模型。优化后喉管收缩深度28.08 mm、喉管收缩角度52.1°、变径管半锥角22.3°,模型预测得出肥口气流速度为16.59 m/s、肥料颗粒速度为2.69 m/s,与仿真验证误差小于1.5%。田间试验结果表明,设计的深松气力深施肥装置能够实现肥料精准稳定深施,平均施肥量偏差4.63%,各管路排肥一致性好且未发生堵塞,深松与施肥深度均达到农艺要求,大豆与玉米行深松深度稳定性系数均高于96%,施肥深度稳定性系数均高于95%。研究结果为大豆玉米复合种植下高效精准深松施肥作业提供有效装备解决方案与理论依据。 展开更多
关键词 大豆玉米复合种植 深松施肥 气力施肥 CFD-DEM耦合 离散元仿真
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基于CFD-DEM耦合方法的浮冰区船舶阻力数值模拟 认领 引用
5
作者 徐佩 郭迎春 +2 位作者 寇莹 王超 孙乾洋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2026年第13期60-70,共11页
基于计算流体力学-离散元耦合方法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM),运用STAR-CCM+软件,对船舶在浮冰区航行过程中的冰阻力特性与破冰机理开展了系统的数值模拟分析。为保证模拟结果的数值可靠性,首先... 基于计算流体力学-离散元耦合方法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM),运用STAR-CCM+软件,对船舶在浮冰区航行过程中的冰阻力特性与破冰机理开展了系统的数值模拟分析。为保证模拟结果的数值可靠性,首先完成了网格收敛性验证,并通过多尺度网格加密及敏感性分析,确定了兼顾计算效率与模拟精度的最优数值模型。研究重点考察了船舶航速与浮冰厚度两个关键参数对冰阻力的非线性影响规律,揭示了船-冰相互作用中冰阻力变化与破碎能量耗散的内在机制。进一步从应力波传播、断裂模式、动能转化等角度,对不同工况下浮冰的破碎程度、裂纹扩展路径及碎冰堆积形态进行了定量评估与定性分析。该研究深化了对船-冰-水多相耦合动力学行为的理解,并为极地船舶冰区航行性能优化与抗冰结构设计提供了可靠的数值分析方法与工程参考。 展开更多
关键词 浮冰 船舶 计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM) 冰阻力 数值模拟
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基于CFD-DEM的西堠门公铁两用大桥金塘侧桥塔基础抛石颗粒群运动规律分析 认领 引用
6
作者 徐汪豪 唐潮 +2 位作者 雷鸣 崔苗苗 徐登云 《铁道标准设计》 北大核心 2026年第4期114-123,共10页
基于西堠门公铁两用大桥金塘侧主塔基础实际施工工艺,为研究主塔基础抛石回填施工过程中,抛石颗粒群受到洋流影响下的运动特征,通过CFD-DEM耦合数值分析手段分析抛石颗粒群在料管内的运动特征,并获得不同洋流工况下桥塔基础及人工爆破... 基于西堠门公铁两用大桥金塘侧主塔基础实际施工工艺,为研究主塔基础抛石回填施工过程中,抛石颗粒群受到洋流影响下的运动特征,通过CFD-DEM耦合数值分析手段分析抛石颗粒群在料管内的运动特征,并获得不同洋流工况下桥塔基础及人工爆破沟槽处洋流场、抛石颗粒群的运动规律。研究分析发现,主塔基础侧面的流速是洋流流速的2倍,工程爆破形成的沟槽斜坡将导致洋流形成一道环绕基础的“U”形涡流。数值分析发现,抛石回填过程中颗粒在管内发生竖向的减速与匀速运动,且颗粒群以密集团簇形式离开管口。不同落料位置处的颗粒群漂移规律以洋流流动方向为轴对称分布,颗粒漂移主要以沿着基础侧面旋转移动为主,单个落料口下发生的偏移角度与洋流流速正相关,最大偏移角度可达52°,但在来流轴线附近±22.5°、±157.5°以内落料的颗粒群漂移不明显。这种旋转偏移现象与偏移角度呈现抛物线形规律,在来流偏移角为±45°~±80°之间达到偏移峰值,超过±80°后快速回落。研究结果可为后续复杂洋流环境、基底无覆盖层环境下桥塔基础的设计优化、施工提供参考。 展开更多
关键词 公铁两用桥 CFD-DEM耦合数值模拟 跨海桥梁 基础冲刷 抛石回填 运动规律
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基于CFD-DEM的微阀射流疏堵模拟研究 认领 引用
7
作者 魏列江 张海东 +3 位作者 魏小玲 刘豆豆 陈阳 强彦 《机床与液压》 北大核心 2026年第3期164-170,共7页
针对微阀在长期使用中因微小颗粒物沉积与黏附导致流道堵塞的问题,提出一种通过手指按压储液囊形成射流进行疏通的方法,清除堵塞物的同时避免损伤微阀结构。针对阀芯-阀座间颗粒团聚形成的堵塞,采用CFD-DEM耦合仿真方法,通过改变按压储... 针对微阀在长期使用中因微小颗粒物沉积与黏附导致流道堵塞的问题,提出一种通过手指按压储液囊形成射流进行疏通的方法,清除堵塞物的同时避免损伤微阀结构。针对阀芯-阀座间颗粒团聚形成的堵塞,采用CFD-DEM耦合仿真方法,通过改变按压储液囊时间,研究不同射流条件下颗粒聚集状态。仿真结果表明:当匀速按压时间为1.5 s时,射流速度增长平缓,只有20%的颗粒被冲刷出堵塞位置;按压时间为0.5 s时,射流速度迅速增大,97%的颗粒被冲刷掉,有效改善了微阀堵塞,按压时间显著影响疏堵效率。为进一步验证所提方法的有效性,使用放大样机进行实验验证。结果表明:按压1.5 s后,堵塞的明胶颗粒未能被完全冲刷,大量颗粒仍滞留于阀座区域;而按压时间缩短至0.5 s后,阀芯与阀座之间的明胶颗粒几乎完全被清除,微阀恢复正常工作状态。实验与仿真结果一致,证明基于CFD-DEM耦合仿真模拟按压储液囊射流冲刷堵塞物的方法可行。 展开更多
关键词 微阀 颗粒 堵塞 射流 CFD-DEM
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半解析CFD-DEM耦合方法研究进展 认领 引用
8
作者 许成顺 苏卓林 +1 位作者 徐佳琳 吴昕怡 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第2期1-19,共19页
流体-颗粒相互作用广泛存在于岩土工程、生物能源与工业过程等领域,CFD-DEM耦合方法因其能同时解析流体连续相与颗粒离散相的动态行为,已成为该类多相系统模拟的主流手段。文章系统综述了CFD-DEM耦合方法,重点聚焦于近年来快速发展的半... 流体-颗粒相互作用广泛存在于岩土工程、生物能源与工业过程等领域,CFD-DEM耦合方法因其能同时解析流体连续相与颗粒离散相的动态行为,已成为该类多相系统模拟的主流手段。文章系统综述了CFD-DEM耦合方法,重点聚焦于近年来快速发展的半解析策略。首先梳理了离散单元法在接触模型与非球形颗粒建模方面的进展;其次对比了全解析、非解析与半解析三类耦合方法的适用条件与技术特点;进而详细评述了基于统计核函数、扩散平滑、双网格及粒子点云等主流半解析算法的原理、优势与局限。最后,针对复杂颗粒形态处理、致密饱和体系模拟、多物理场耦合及机器学习融合等方面的挑战,提出未来研究方向。该文旨在为相关领域研究者提供方法选择与模型开发的参考依据,促进半解析CFD-DEM方法在岩土工程及相关领域的深入应用与发展。 展开更多
关键词 CFD-DEM耦合 半解析方法 流体颗粒相互作用 孔隙场重构
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基于CFD-DEM模拟的泥水盾构短螺旋输送机泥渣滞排优化 认领 引用
9
作者 杨益 张志浩 +3 位作者 李兴高 汪青杰 郭易东 郑帅 《隧道建设（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2026年第3期631-644,共14页
为解决大直径泥水盾构在青岛胶州湾第二海底隧道工程中遭遇的高黏性地层泥渣滞排难题,提出并评估一种短螺旋输送机辅助排渣方案。采用计算流体动力学与离散元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,建立包含刀盘、泥水舱及排浆系统的1∶1全尺... 为解决大直径泥水盾构在青岛胶州湾第二海底隧道工程中遭遇的高黏性地层泥渣滞排难题,提出并评估一种短螺旋输送机辅助排渣方案。采用计算流体动力学与离散元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,建立包含刀盘、泥水舱及排浆系统的1∶1全尺寸模型,将JKR接触模型作为等效数值工具,通过室内黏附剪切试验数据标定表面能参数,以准确再现含水黏土颗粒间的宏观黏附与团聚行为。通过设置含短螺旋输送机的试验组与传统结构的对照组,系统对比分析2种方案在流场特性、颗粒运移、排渣效率及能耗等方面的差异。结果表明:1)短螺旋输送机显著改善了泥水舱内的流场均匀性,流速标准差由0.82 m/s降至0.47 m/s,有效缓解了局部滞流。2)颗粒滞留现象得到根本性改善,舱内颗粒滞留比例由对照组的30%~40%大幅降至约10%。3)排渣模式由间歇性转变为连续稳定,试验组在启动90 s后排渣效率迅速提升并稳定在约250.00 kg/s、接近258.00 kg/s的理论掘进排渣率,180 s内累计排渣量较对照组提高了238%。4)尽管启动初期能耗略增,但系统稳定运行后(2 min)总能耗显著降低,在3 min循环周期内,综合能耗降低了12.8%。 展开更多
关键词 泥水盾构 泥渣滞排 短螺旋输送机 CFD-DEM耦合分析
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基于CFD-DEM耦合分析的气吹式施肥机设计与试验 认领 引用
10
作者 杨欣伦 王加一 +3 位作者 杨健 石劲松 高晖 吕佳奇 《农机化研究》 北大核心 2026年第11期44-52,共9页
针对现有施肥机存在排肥堵塞、排肥不均匀等问题,采用力学分析、CFD-DEM耦合仿真和田间试验相结合的方法设计了一种气吹式施肥机。首先,为了增强排肥效果,经排肥过程力学分析得到排肥管曲线滑落角应小于75.96°、排肥管曲线倾角为3.... 针对现有施肥机存在排肥堵塞、排肥不均匀等问题,采用力学分析、CFD-DEM耦合仿真和田间试验相结合的方法设计了一种气吹式施肥机。首先,为了增强排肥效果,经排肥过程力学分析得到排肥管曲线滑落角应小于75.96°、排肥管曲线倾角为3.82°~43.35°。其次,为探究所设计结构参数对排肥效果的影响,采用CFD-DEM耦合仿真进行四因素五水平正交旋转组合试验,结果得到排肥一致性变异系数、排肥稳定性变异系数随着排肥管曲线倾角的增加先减小再增大,随风机转速的增加不断减小;同时,确定了其与排肥管曲线滑落角、排肥管曲线倾角、风机转速、前进速度的回归方程,经求解得到最优参数组合为排肥管曲线滑落角18.99°、排肥管曲线倾角33.47°、风机转速1105 r/min、前进速度1.34 m/s,此时排肥一致性变异系数为1.57%、排肥稳定性变异系数为4.61%;耦合仿真验证试验得到最优参数组合下排肥一致性变异系数为1.68%、排肥稳定性变异系数为4.73%。最终,进行了田间验证试验,得到排肥一致性变异系数为1.84%、排肥稳定性变异系数为5.08%,与耦合仿真验证试验偏差分别为9.5%、7.4%,且两指标均低于国家标准。 展开更多
关键词 气吹式施肥机 力学分析 CFD-DEM耦合仿真 排肥一致性变异系数 排肥稳定性变异系数
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基于CFD-DEM粗糙缝内支撑剂流动数值模拟研究 认领 引用
11
作者 赵万春 蒲平凡 +3 位作者 吕渊源 何文林 曾栩洋 王婷婷 《新疆石油天然气》 CAS 2026年第2期19-27,共9页
针对传统光滑平板模型忽略粗糙度对支撑剂运移影响的不足,基于分形理论,利用实测岩样轮廓修正WeierstrassMandelbrot函数,构建符合储层粗糙特征的裂缝模型,并通过计算流体力学与离散元(CFD-DEM)耦合方法模拟支撑剂运移与返排过程,重点... 针对传统光滑平板模型忽略粗糙度对支撑剂运移影响的不足,基于分形理论,利用实测岩样轮廓修正WeierstrassMandelbrot函数,构建符合储层粗糙特征的裂缝模型,并通过计算流体力学与离散元(CFD-DEM)耦合方法模拟支撑剂运移与返排过程,重点研究注入孔数、砂比及粒径组合的影响。结果表明:单孔注入能量集中,砂堤平衡高度最高达3.25 cm,返排率最低;砂比由8%升至11%时,砂堤高度由2.60 cm增至3.28 cm,出砂率随之降低;70/140目、40/70目与20/40目按质量比1∶6∶3组合时,砂堤平衡高度3.28 cm,支撑剂留存率达97.64%。粗糙壁面起伏可诱导局部涡流区,增加颗粒沉降阻力并促进颗粒间力链形成,从而显著提升砂堤稳定性与近井带铺置效率。该分形修正模型与耦合方法能有效反映壁面起伏对颗粒运移的非线性作用,为页岩油压裂支撑剂工艺优化提供理论支撑。 展开更多
关键词 水力压裂 CFD-DEM 粗糙裂缝 支撑剂运移 分形理论
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基于CFD-DEM耦合的碾米颗粒运动模拟与方法研究 认领 引用 被引量：1
12
作者 杨勇 周龙 +2 位作者 范吉军 余南辉 李园 《食品与机械》 CAS CSCD 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耦合的转运站诱导气流特性研究 认领 引用
13
作者 闫红红 张永喜 +2 位作者 李春燕 李晓宇 张宏 《太原科技大学学报》 2026年第2期142-149,共8页
物料在转运站中运输时产生的诱导气流是转运站粉尘扩散的主要诱因,采用CFD-DEM耦合计算方法,分析转运站中诱导气流流场特性。根据诱导气流空间分布情况改进转运站结构,分析回流管直径、回流管高度和循环风管高度对改进后转运站诱导气流... 物料在转运站中运输时产生的诱导气流是转运站粉尘扩散的主要诱因,采用CFD-DEM耦合计算方法,分析转运站中诱导气流流场特性。根据诱导气流空间分布情况改进转运站结构,分析回流管直径、回流管高度和循环风管高度对改进后转运站诱导气流流场的影响规律。研究表明:现有转运站诱导气流流场中存在大面积涡流,导料槽出口处有回流现象。改进后转运站改变诱导气流运移轨迹、增加诱导气流循环,降低导料槽内诱导气流扩散。回流管和一级循环风管内诱导气流速度随着回流管直径减小而增大。回流管高度对整个转运站内诱导气流速度影响较小。循环风管高度对循环风管内诱导气流速度影响较大,对回流管内诱导气流速度影响较小。研究结果为实际转运站中诱导气流控制提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 转运站 CFD-DEM 诱导气流 粉尘扩散
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直接求解热厚颗粒内传递和反应的生物质快速热解高精度CFD-DEM模拟 认领 引用
14
作者 王櫆 任冠龙 +2 位作者 徐骥 葛蔚 熊勤钢 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期512-520,共9页
热厚颗粒内传递和反应过程的精确建模是生物质快速热解计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟的热点与难点。针对该问题,本工作构建了一种在球形颗粒内引入多壳层直接求解的传递和反应模型,耦合离散单元法(discrete eleme... 热厚颗粒内传递和反应过程的精确建模是生物质快速热解计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟的热点与难点。针对该问题,本工作构建了一种在球形颗粒内引入多壳层直接求解的传递和反应模型,耦合离散单元法(discrete element method,DEM)实现了鼓泡流化床中生物质快速热解过程的高精度模拟。通过单个热厚生物质颗粒热解和实验室尺寸鼓泡床生物质快速热解实验数据验证了直接求解热厚颗粒内传递和反应模型的准确性,并探索了实验室尺度鼓泡床生物质快速热解的特性及操作条件的影响。结果表明,由于能够描述热厚颗粒内显著温度梯度导致的颗粒内径向热解程度的显著差异,本工作所提出的直接求解热厚颗粒内传递和反应模型能够显著提高生物质快速热解CFD-DEM模拟的精度。在操作条件对鼓泡床生物质快速热解的影响研究中发现,生物质颗粒热解的焦油产率随着温度升高先升后降,最佳热解温度在773 K;不同种类的生物质快速热解模拟结果表明焦油产率随纤维素成分的增加而略有增加,其中纯纤维素热解的焦油产率最高。 展开更多
关键词 生物质 快速热解 CFD-DEM 热厚颗粒 流化床
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基于CFD-DEM耦合的矿石智能分选机一分三执行机构参数优化 认领 引用
15
作者 肖海鹏 张怀亮 +2 位作者 张晓亮 冯啟轩 胡宇婷 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2026年第4期1649-1663,共15页
为提升矿石智能分选机一分三执行机构工作性能,提出一种基于CFD-DEM耦合的执行机构参数优化方法。基于计算流体动力学(CFD)建立气嘴流场模型,应用离散元法(DEM)建立矿石颗粒模型,使用耦合的CFD-DEM模型模拟气嘴精准喷吹矿石的过程。利用... 为提升矿石智能分选机一分三执行机构工作性能,提出一种基于CFD-DEM耦合的执行机构参数优化方法。基于计算流体动力学(CFD)建立气嘴流场模型,应用离散元法(DEM)建立矿石颗粒模型,使用耦合的CFD-DEM模型模拟气嘴精准喷吹矿石的过程。利用MATLAB程序对矿石离开气流作用域后的轨迹进行预测,通过对比预测结果与试验测算结果,验证模型的正确性。通过单因素仿真分析,得到了上、下气嘴角度,上、下气嘴与滚筒距离,上、下气嘴喷吹高度,前、后分界挡板与滚筒距离,上、下气嘴喷吹气压这10个因素对精矿执行率、尾矿执行率、精矿仓夹带率和尾矿仓夹带率的影响规律,并建立了执行率和夹带率的响应面回归模型。以提高精矿、尾矿执行率,降低精矿、尾矿仓夹带率为优化目标,利用MOPSO算法得到最优参数组合。研究结果表明:与原有设备相比,执行机构经优化后精矿执行率提升了12.68%,尾矿执行率提升了2.23%,精矿仓夹带率降低了1.76%,尾矿仓夹带率降低了0.36%,研究结果对提升分选机分选精度及工作效率具有重要意义。 展开更多
关键词 矿石智能分选机 分离执行机构 CFD-DEM耦合模型 单因素分析 多目标优化
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基于CFD-DEM的双流道泵固液两相流动特性 认领 引用
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作者 鲍凌磊 谭林伟 +3 位作者 许骁 施卫东 叶金诚 王文睿 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2026年第7期677-684,717,共8页
为揭示固液两相流泵内流场颗粒相与液相之间的相互作用以及颗粒物性参数对泵性能的影响,以某一台双流道泵为研究对象,采用Fluent-EDEM双向耦合进行CFD-DEM数值计算并通过试验进行验证.通过对比不同颗粒半径、不同颗粒体积分数以及不同... 为揭示固液两相流泵内流场颗粒相与液相之间的相互作用以及颗粒物性参数对泵性能的影响,以某一台双流道泵为研究对象,采用Fluent-EDEM双向耦合进行CFD-DEM数值计算并通过试验进行验证.通过对比不同颗粒半径、不同颗粒体积分数以及不同流量工况下的数值计算结果发现:颗粒半径对双流道泵的扬程和效率影响较小,大颗粒半径在泵内的碰撞最稳定,泵内的磨损面积和磨损程度也最小,颗粒的过泵效率最高,相比小颗粒半径,过泵效率提高了3%~4%;增大颗粒体积分数使得泵的扬程和效率降低,过泵效率呈下降趋势,并且叶轮以及蜗壳内部磨损显著加剧;在不同流量工况下,固液两相流动时,双流道泵的扬程和效率均比其单相水介质时要低,并且流量越大,其降低程度越高;在偏流量工况下,颗粒碰撞紊乱,泵内磨损区域也随之变化,过泵效率降低. 展开更多
关键词 双流道泵 固液两相流 数值模拟 CFD-DEM
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基于CFD-DEM耦合法的絮团分形成长行为研究 认领 引用
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作者 王学涛 邵宇晨 +2 位作者 毛治然 王余莲 崔宝玉 《矿产保护与利用》 CAS CSCD 2026年第2期168-177,共10页
絮团分形结构特征对絮团沉降和压密脱水行为有着重要的影响,目前传统实验方法难以精确解析微观絮凝过程。为了克服这一局限性难题,基于计算流体力学-离散元法(Computational Fluid Dynamic-Discrete Element Method,CFD-DEM)耦合,在实... 絮团分形结构特征对絮团沉降和压密脱水行为有着重要的影响,目前传统实验方法难以精确解析微观絮凝过程。为了克服这一局限性难题,基于计算流体力学-离散元法(Computational Fluid Dynamic-Discrete Element Method,CFD-DEM)耦合,在实验验证基础上建立了絮团分形成长数值模型。应用所建立的数值模型,对实验型絮凝搅拌器典型区域内微细矿物颗粒絮凝行为进行了数值模拟研究。通过考察不同搅拌转速条件下颗粒配位数统计量、絮团的空隙率、絮团的有效密度等重要参数,揭示絮团的分形成长演变规律、运动变化规律以及沉降机制。结果表明:固定搅拌转速下且颗粒配位数小于3时,颗粒配位数和搅拌转速总体呈正相关性;颗粒配位数大于5时,颗粒配位数和搅拌转速呈负相关性;在研究搅拌转速范围内(250~450 r/min),絮团平均粒径随搅拌转速增加而降低,空隙率随絮团中子颗粒数的增加而增加,而有效密度与絮团等效直径呈幂减函数关系。研究结果不仅为深入理解絮团分形成长机制以及过程调控提供理论依据,同时对絮凝工艺过程强化提供技术指导。 展开更多
关键词 絮团 分形成长 流场特性 搅拌转速 CFD-DEM耦合法
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砂砾土潜蚀演化及宏微观力学响应的CFD-DEM研究 认领 引用
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作者 黄威 陈勇 +2 位作者 范志宏 王力 郭飞 《武汉大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2026年第2期199-210,共12页
库水周期性涨落极易引发消落带内部碎石土的细颗粒流失,进而导致岸坡深层变形甚至失稳,其内在机制极其复杂。针对这一渗流破坏敏感介质,采用计算流体力学-离散元耦合(CFD-DEM)方法,构建3种不同初始细颗粒含量的间断级配砂砾土模型,开展... 库水周期性涨落极易引发消落带内部碎石土的细颗粒流失,进而导致岸坡深层变形甚至失稳,其内在机制极其复杂。针对这一渗流破坏敏感介质,采用计算流体力学-离散元耦合(CFD-DEM)方法,构建3种不同初始细颗粒含量的间断级配砂砾土模型,开展多水力梯度条件下的渗流潜蚀与三轴剪切全过程模拟试验。基于宏微观指标演变规律的对比,重点量化揭示了孔隙比对土体宏观力学性能劣化的控制机制。结果表明:累计侵蚀率与水力梯度呈正相关,与初始细颗粒含量呈负相关;细颗粒流失导致强力链断裂与重组,孔隙比与渗透系数永久性增大,土体微观结构向亚稳态演化;潜蚀诱发的孔隙结构损伤导致土体宏观强度衰减与剪胀弱化,且峰值内摩擦角与孔隙比呈显著的线性负相关;而各试样的残余内摩擦角受潜蚀影响不显著。研究揭示了间断级配土体潜蚀进程与强度劣化的宏微观关联的特征,可为库岸边坡的灾变防控提供理论支撑。 展开更多
关键词 间断级配砂砾土 潜蚀 力学性能劣化 细颗粒含量 水力梯度 CFD-DEM
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基于CFD-DEM粗颗粒算法的深海采矿泵性能模拟研究 认领 引用
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作者 张绪珍 赵睿杰 +1 位作者 张德胜 高雄发 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2026年第1期36-46,共11页
该文基于改进的全耦合计算流体动力学(CFD)-离散元方法(DEM)算法实现了粗颗粒(颗粒粒径>CFD网格)在采矿泵内的模拟计算,该算法适用于不同网格尺寸且考虑多种相间作用力。研究结果表明:颗粒粒径为20 mm时,随着颗粒浓度的增大,水力性... 该文基于改进的全耦合计算流体动力学(CFD)-离散元方法(DEM)算法实现了粗颗粒(颗粒粒径>CFD网格)在采矿泵内的模拟计算,该算法适用于不同网格尺寸且考虑多种相间作用力。研究结果表明:颗粒粒径为20 mm时,随着颗粒浓度的增大,水力性能下降愈发严重,颗粒浓度增大到15%,扬程降低29.6%,效率降低59.2%;随颗粒浓度升高到10%后,磨损区域扩展趋于饱和,主要呈现两种磨损模式:冲击磨损集中于叶轮及导叶进口区域外壁面;磨蚀磨损分布于叶轮工作面、导叶凹面与外壁面中后段。停泵回流计算中,颗粒体积浓度5%、10%时,颗粒沉降速度滞后于颗粒进入流速,最终造成堵塞。研究结果为后续采矿泵设计优化提供了指导方向,包括改进叶轮形状、优化流道结构以及采用耐磨材料的位置等,为深海采矿泵的性能提升提供了理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 CFD-DEM 深海采矿泵 磨损 颗粒回流 固液两相流
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基于CFD-DEM的切喷形式沸腾混合机工艺参数优化及饲料颗粒混合过程模拟 认领 引用
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作者 田相雨 孟兆新 +1 位作者 王孟刚 沙宇峰 《饲料工业》 CAS 北大核心 2026年第6期15-22,共8页
试验旨在研究优化后的新型气力式混合设备的仿真结果和生产价值。通过计算流体动力学(CFD)和离散单元法(DEM)的耦合模拟,研究了切喷式沸腾混合机中的颗粒行为和混合效果。文章重点分析了鱼鳞板在优化气流分布和增强湍流强度方面的作用... 试验旨在研究优化后的新型气力式混合设备的仿真结果和生产价值。通过计算流体动力学(CFD)和离散单元法(DEM)的耦合模拟,研究了切喷式沸腾混合机中的颗粒行为和混合效果。文章重点分析了鱼鳞板在优化气流分布和增强湍流强度方面的作用。结果表明:鱼鳞孔在开口宽度为21 mm、高度为3.0 mm、开孔率在8.4%时,设备内部混合流场最佳,优化后的切喷式沸腾混合机在较大程度减少颗粒混合死区,以提升混合动力学行为,可以在短时间内将混合均匀度提升至80%以上。 展开更多
关键词 沸腾混合机 CFD-DEM耦合模拟 鱼鳞板 切喷风口 饲料颗粒
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