基于JKR接触模型的微米级颗粒离散元参数标定
2021-11-04王绍宗田宇航
中国粉体技术 2021年6期
韩 伟,王绍宗,张 倩,田宇航
(机械科学研究总院 先进成形技术与装备国家重点实验室,北京 100044)
微米级粉体颗粒物质作为一种常见的工业原料,在生产应用中不可避免地涉及其仓储、 输送、 称量、 包装等过程[1-3],但是,由于部分微米级颗粒物质流动性较差,在进行仓储、 输送等过程中极易出现架桥、 搭拱、 堵结输送管路等情况[4],不利于生产活动顺利进行,因此,有必要探究此类微米级粉体颗粒物质的物性参数,准确把握其流动规律,以便于有针对性地开发相应的机械装置来解决此类问题。
近年来,在颗粒物质的物性参数、流动规律研究方面,离散单元法应用较为广泛[5]。离散单元法基于牛顿第二定律描述颗粒系统中每个粒子单元的运动状态,进而推导整个系统的流动规律,可为颗粒物质仓储、 输送、 称量等装置的设计提供理论参考。对于颗粒物质而言,开展离散元模拟的首要问题是获取物理实验难以测得的颗粒本征参数、 基本接触参数以及接触模型参数等离散元参数。目前,比较通用的方法是通过“参数标定”实验确定,其实质是建立物理实验与仿真实验之间的二阶回归数学模型,并基于某一响应值求取该模型最优解的过程,其中最优解即可视为待标定的离散元参数。针对沙土颗粒、 小麦颗粒、 蚯蚓粪基质这类粒径较大的颗粒物质,张锐等[6]、 刘凡一等[7]、 罗帅等[8]分别以堆积角为响应值展开了参数标定实验:而对于诸如面粉颗粒等粒径较小的颗粒物质,李永祥等[9]基于Feng等[10]提出的精确缩尺理论,对颗粒进行粒径放大并开展了参数标定实验;……
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