一种回转滚筒堆积颗粒的轴向动态休止角标定方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114547925A(43)申请公布日2022.05.27(21)申请号202111536987.5(22)申请日2021.12.15(71)申请人东南大学地址210000江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人黄鹏缪秋华郭佳明贾民平许飞云胡建中(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467专利代理师郝雅洁(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/25(2020.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种回转滚筒堆积颗粒的轴向动态休止角标定方法(57)摘要本发明涉及一种回转滚筒堆积颗粒的轴向动态休止角标定方法，包括：构建回转滚筒离散元仿真模型、基于Hertz‑Mindlin接触模型对颗粒运动进行仿真计算、将回转滚筒沿轴向等比例划分成轴段切片，统计各轴段切片中颗粒坐标信息，在提取堆积颗粒的边界轮廓曲线的基础上，拟合和计算出每个轴段切片径向截面中堆积颗粒的动态休止角，依次沿轴向分段获得堆积颗粒沿轴向的动态休止角，获得反映回转滚筒的动态休止角沿轴向的变化情况。本发明基于离散元模型采集滚筒内部颗粒运动信息，弥补了传统图像处理方法只能标定滚筒两侧端盖位置动态休止角的局限性，使计算更加准确、高效，无需进行实验，降低了标定动态休止角的成本。CN114547925ACN114547925A权利要求书1/1页1.一种回转滚筒堆积颗粒的轴向动态休止角标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建滚筒的离散元仿真模型，确定滚筒及颗粒参数；S2、采用Hertz‑Mindlin接触模型对颗粒运动进行仿真计算；S3、网格划分并提取单个轴段切片径向截面的边界轮廓曲线：将滚筒沿计算域的轴向均匀划分成若干个轴段切片，统计每个轴段切片中所有颗粒的编号、时间、直径及位置信息，将所有颗粒坐标投影至轴段切片的径向截面，提取径向截面上堆积颗粒的边界轮廓曲线；S4、利用所述边界轮廓曲线拟合休止角：根据所述边界轮廓曲线的首、末坐标位置，将边界轮廓曲线拟合成直线，计算拟合直线的倾斜角，作为堆积颗粒的动态休止角；S5、沿滚筒轴向依次计算获得轴向动态休止角：重复步骤S4，依次计算各轴段切片的径向截面上堆积颗粒的动态休止角，获得动态休止角沿轴向的变化曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，在构建滚筒的离散元仿真模型时，将滚筒沿轴向分为若干段，每段滚筒设置为顺时针或逆时针转动。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，颗粒参数包括：选择两种颗粒，粒径比1∶2，颗粒的填充率为10％～20％；滚筒参数包括：滚筒长径比0.5～3。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3中，根据颗粒直径提取径向截面上堆积颗粒的边界轮廓曲线，获得不同直径颗粒对应的边界轮廓曲线。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，将滚筒沿计算域的轴向均匀划分成N个轴段切片，N＝l/d，l和d分别为轴段切片宽度和最小颗粒直径。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，轴段切片宽度l是最小颗粒直径d的2～5倍。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，采用如下公式拟合休止角：z＝ky+bθ＝arctan|k|式中，θ表示堆积颗粒的动态休止角，y和z分别表示边界轮廓曲线的横坐标和纵坐标，k是拟合直线的斜率，b是常数。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，计算各轴段切片的径向截面上堆积颗粒的动态休止角，获得动态休止角沿轴向的变化曲线，根据所述变化曲线分析轴向流动特性，以获得颗粒动态休止角对颗粒混合及偏析行为的影响。2CN114547925A说明书1/6页一种回转滚筒堆积颗粒的轴向动态休止角标定方法技术领域[0001]本发明涉及颗粒系统动态休止角标定和评估技术领域，尤其是一种回转滚筒堆积颗粒的轴向动态休止角标定方法。背景技术[0002]回转滚筒作为常见的工业设备，通常被用于处理颗粒物料的混合、分离、干燥和破碎等。当物料颗粒之间存在粒径、密度等性质差异时，随回转滚筒转动，颗粒物料在较长回转滚筒中会迅速形成轴向偏析现象：沿着滚筒轴向，在物料自由表面会间隔地出现不同种类的颗粒，形成轴向偏析带。[0003]动态休止角是指堆积颗粒在运动过程中的自由斜面与水平面所形成的最大夹角，也是描述堆积颗粒流动特性的重要指标。休止角越小，摩擦力越小，流动性越好。不同性质颗粒的轴向混合和偏析是一个复杂的过程，尚未完全了解，而在回转滚筒中由动态休止角差引起的轴向运动被认为是潜在混合和偏析机制。因此研究颗粒混合及偏析过程中的沿轴向的动态休止角及其流动特性十分重要。[0004]现有技术中，标定休止角的方法主要包括注入法、排出法及图像法等，注入法、排出法