潘灵永 应 杰 尹 进 宋满华

(1.中石化四机石油机械有限公司 2.中石化石油机械股份有限公司研究院)

0 引 言

螺旋输砂装置是混砂车的关键部件之一，用于满足大型加砂需求以及实现输砂量的精确计量[1-4]。深层页岩气开发的压裂工艺具有大排量、长时间连续施工等特点，其对混砂装置的功率储备范围、持续施工能力、输砂计量控制精度及动态性能等方面提出了更高要求。长期以来，理论公式被广泛应用于螺旋输砂装置的输砂能力设计计算，设计结果与试验结果存在较大差距[1]。李立等[5]通过建立螺旋输砂试验装置，从统计试验数据出发，修正了混砂车输砂能力计算公式，该方法只能适用于特定系列的输砂装置设计计算，并不能应用于螺旋输砂装置的系列化开发。刘春雪等[2]以HS210混砂车螺旋输砂器为原型，采用量纲分析法对输砂量进行了数值模拟，数值模拟结果与理论计算结果误差在22%以内，但缺少进一步的试验验证。贾宏禹等[6]通过将螺旋输砂装置简化为简支梁，利用有限元法研究了静扰度和固有频率等参数。已有的研究大多停留在螺旋输砂装置的稳态性方面，对装置本身的动态性能研究相对较少。

离散有限元仿真技术(Discrete Element Method，DEM)于20世纪70年代由P.A.CUNDALL提出，已成为研究非连续性介质问题的有效手段[7-12]。文献[11]和[13]用DEM方法模拟单螺旋叶片输送机的输送性能，并分析了安装倾角、转速以及物料填充率等参数对输送性能的影响。文献[9]和[10]研究了DEM仿真技术中颗粒直径和形状等参数对仿真结果的影响，研究结果表明，适当放大颗粒直径对计算结果影响较小。……