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基于离散元法的筒仓卸料流动特性研究的任务书
任务书
一、研究背景与意义
随着工业化进程的不断加快，筒仓作为一种广泛应用于储存、输送和处理散料的设备，在工业领域中得到了广泛应用。筒仓不仅可以储存各种散料，如水泥、粮食、矿石等，而且还可以通过筒仓的自然流动效应，将散料从一处输送到另一处。因此，筒仓在许多工业领域中都是不可或缺的设备。
然而，筒仓在长期的使用过程中，由于生产不规范、筒仓结构设计不合理等原因，筒仓内的散料容易堆积成山，并伴随着堆积中出现空腔、桥接、堵塞等流动问题，造成筒仓内部压力异常、流量波动等问题。这些问题不仅影响筒仓的正常工作，还对生产安全带来了很大威胁。因此，对筒仓的卸料流动特性进行深入研究，对于改善筒仓的流动性能，提高生产效率，确保生产安全都具有重要意义。
离散元法作为一种基于微观颗粒自身的物理行为，来研究粉性物质力学性质和流动规律的方法，被广泛应用于散料流动研究领域。本研究将采用离散元方法对筒仓内的散料卸料流动特性进行研究和分析，探讨筒仓内的最优流动状态，为筒仓的设计和运行提供科学依据。
二、研究内容与目标
1.筒仓结构建模：根据实际筒仓结构和参数，利用计算机建立筒仓的三维模型。
2.散料离散元模拟：采用离散元法，对筒仓内散料的运动和流动进行模拟。利用ANSYS等离散元软件，对筒仓内的散料进行模拟，研究散料在卸料过程中的流动特性。
3.流动状态分析：对筒仓内散料在不同流动状态下的卸料流动特性进行分析。探讨散料在不同卸料条件下，流动状态的变化及其对流动能力的影响。
4.流动性能优化：基于离散元模拟结果，设计优化筒仓结构，改善筒仓内的流动性能。
5.实验验证与优化性能评价：结合实验测试结果，验证筒仓流动特性的模拟模型的准确性，并对改善后的筒仓流动性能进行评价。
三、研究计划及预期成果
1.论文研究计划
（1）文献调研：2021年7月—2021年8月
（2）模型建立及离散元模拟：2021年9月—2022年2月
（3）模拟结果分析及筒仓结构优化：2022年3月—2022年5月
（4）实验验证及性能评价：2022年6月—2022年8月
（5）论文撰写及答辩：2022年9月—2022年10月
2.预期成果
（1）完成筒仓离散元模拟的建模和分析，探究卸料流动特性。
（2）研究散料在卸料过程中的流动状态，并分析其对流动能力的影响。
（3）根据离散元法模拟结果，提出改善筒仓内的流动性能的方法。
（4）通过实验测试，验证模拟结果和性能评估数据，为改善筒仓的流动性能提供科学依据。
（5）论文发表及答辩。
四、研究方法
本研究将采用离散元方法研究筒仓散料流动特性，依据以下步骤进行究：
1.筒仓结构建模，利用计算机软件（如CAD、3DMAX）建立筒仓的三维模型。
2.散料离散元模拟，通过离散元模拟软件对筒仓内的散料进行模拟，研究卸料过程中的流动特性。
3.流动状态分析，依据模拟结果，研究散料在不同卸料条件下流动状态的变化及其影响。
4.流动性能优化，根据模拟结果和分析，提出改善筒仓流动性能的方法。
5.实验验证及性能评价，结合实际测试结果，验证模拟模型的准确性，对改善后的筒仓流动性能进行评价。
五、研究要求
1.具有物理、材料等相关专业背景，具有离散元方法相关研究经验者优先。
2.具有计算机软件使用经验，能熟练使用CAD、3DMAX、ANSYS等离散元模拟软件。
3.具有实验能力，能独立完成实验室测试操作。
4.责任心强，具有较好的沟通能力和团队合作意识。
六、研究经费及设备
1.研究经费：10万元。
2.研究设备：计算机、离散元模拟软件、实验室测试设备等。
七、参考文献
[1]杨思存,杜枫,唐国维.筒仓散料流动状态实验分析与总结[J].中国物流与采购,2009(23):46-49+64.
[2]周震,林波,杨启全,等.基于DEM的容积料筒仓卸料流动数值模拟[C].工业所需物料与设备科技创新论坛,2018.
[3]刘俊辰,弓镱锂,王正宜,等.基于离散元方法的散料流动研究进展[J].矿山机械,2017,45(12):112-116.
[4]陈展,朱俊玲.基于离散元法的散料流动性能研究[J].中国物流与采购(学术版),2015,(10):19-22+38.