基于颗粒流程序的粉体物料料斗建模与平衡分析

为了研究粉体物料料斗内颗粒流动的内在机理，应用颗粒离散单元法建立仿真模型，利用颗粒流程序三维版模拟物料料斗卸料过程中粉体物料流动堆积过程，观察粉体物料在料斗中的动态流动，记录标记粒子在模拟过程中受力和速度的变化，并分析粒子在静、动状态下对料斗侧壁及堆积底面的压力变化。结果表明：颗粒流动速度在料斗出口处出现明显波动；颗粒间的微观不平衡力和接触应力在出口处显著增大，侧壁处初始时受压较大；在宏观流动过程中，料斗中心处的颗粒率先流出。

粉体颗粒在内部应力发生变化或受到外力影响时，其运动状态表象类似于流体，也称为粉体颗粒流。在粮食加工、矿业、建筑、冶炼、环保等工、农业生产领域中，经常会遇到粉体物料流动问题。在研究这些问题时，分析粉体物料的流动特性非常重要。基于连续介质模型的有限元法和边界元法，其模型本构方程过于简化，性质规定固化，通用性较强，大多没有考虑粉体物料实际情况，如性质参数、外形、粒径大小及其分布情况等对粉体流动的作用，因此误差较大，另一类方法是离散单元法，一种是基于颗粒流程序，主要应用集中在岩土力学方面的研究。山东摩克立粉体根据不同物料颗粒流的性质，在设备设计时，设计多种适合不同颗粒流的料斗。料斗由料斗体和出料筒两个部分组成，是初清、清理、制粉等面粉加工处理设备中的常用部件，料斗内的颗粒运动是颗粒流。

粉体物料颗粒在下落至出料口处时，料斗轴线上的颗粒流率先流出，其次是靠近侧壁的颗粒流出，周围颗粒逐渐向轴线靠近。

物料颗粒在下落至出料口时接触力突然增至最大，原因是料口直径变小，颗粒遇到料斗侧壁的阻挡造成大量颗粒的相互挤压，从而使颗粒间的接触力增大。在整个下落过程中，颗粒间的不平衡力一直存在，且在料口处显著增大，并且在物料颗粒即将流出料口时因成拱机理再次出现极值。