转筒中的颗粒流广泛存在于工业生产中,颗粒形状是影响颗粒流动的重要因素.本文基于超二次曲面方程描述球体和椭球颗粒的几何形态,采用离散元方法对水平转筒中颗粒物质的流动和混合特性进行数值分析,并与椭球混合过程的实验结果进行对比验证.在此基础之上,进一步研究了圆筒转速、颗粒填充分数和颗粒长宽比对混合率的影响规律.计算结果表明:颗粒材料的混合率随着转速的增加或填充分数的减小而增加.在相同转速和填充分数下,椭球颗粒的混合率高于球形颗粒.同时,长宽比为0.75和1.5时椭球颗粒具有最高的混合率.当长宽比小于0.75时,混合率随着长宽比的增加而增加;当长宽比大于1.5时,混合率随着长宽比的增加而减小.此外,椭球颗粒出现更明显的速度分层现象.颗粒长宽比改变颗粒间的接触模式和系统的密集度,增加了颗粒系统的平动而限制了转动,在一定程度上提高了外部能量向颗粒系统转化的效率.
离散单元法 超二次曲面单元 椭球颗粒 混合特性