为研究草鱼养殖饲料颗粒在调质过程中的运动规律和黏结状况,并优化饲料调质条件,开展了基于Hertz-Mindlin with JKR模型的草鱼养殖饲料颗粒EDEM仿真分析。首先,进行了草鱼饲料颗粒的离散元理论研究,并建立了调质颗粒的湿黏模型;其次,通过建立调质轴转速和桨叶安装角度两因素仿真对照组,分析了调质轴转速和桨叶安装角对饲料调质效果的影响;根据饲料调质特性需求,进行了转轴转速和桨叶安装角的最优搭配;并通过理论计算与仿真分析。结果显示,当调质器转轴转速n=250 r/min、桨叶安装角θ=30°时,草鱼饲料颗粒不易黏附腔体内壁,物料混合均匀,可获得最佳调质效果。研究表明,饲料调质器调质效果与桨叶安装角度和转轴转速密切相关。本研究可为饲料厂家生产不同种类饲料优化调质效果提供理论依据和参考。
辣椒籽的物性参数是离散元仿真中重要的输入,为提高其数值模拟的可靠性与准确度,对辣椒籽的物性参数进行试验测量,主要包括三轴尺寸、密度、泊松比、摩擦系数、恢复系数等。结合EDEM中“Hertz-Mindlin with JKR”粘力模型,引入表面能参数,进行休止角试验。通过Plackett-Burman试验在各影响因子中筛选出最具显著性的3个影响参数(辣椒籽—籽滚动摩擦系数、辣椒籽表面能、辣椒籽—钢板滚动摩擦系数),建立3个显著影响参数与休止角的回归模型,研究显著因子在交互作用下对休止角的影响。将显著参数的区间按梯度平均分为5个水平进行爬坡试验得到最佳取值范围,运用响应面法(Box-Behnken)分析回归模型的二次多项式在休止角、相对误差和三个重要参数之间的方差,以相对误差最小值对模型进行优化,得到最优组合:辣椒籽间的滚动摩擦系数为0.75、JKR表面能为0.31 J/m^(2)、辣椒籽与钢板间滚动摩擦系数为0.60。用通过标定试验得到的最优参数组合进行模拟堆积试验,平均休止角为26.71°,相对误差为4.61%。
目的确定湿式滚抛磨块在接触过程中各相关物理性能参数的取值。方法基于EDEM离散元仿真模拟,选取系统中"Hertz-Mindlin with JKR"接触模型,以休止角为评价指标,对湿式滚抛磨块离散元模拟的最优参数组合进行标定。首先运用Plackett-Burman试验选取对湿式滚抛磨块有显著影响的3个参数项(湿式滚抛磨块间的滚动摩擦系数、碰撞恢复系数和JKR表面能),然后用最陡爬坡试验确定出显著性参数的最优区间,最后通过响应曲面法(Box-Behnken)分别对休止角和相对误差与3个显著性参数的回归模型二次多项式进行方差分析,并寻找最优参数组合。结果得到了最优参数组合解:磨块间滚动摩擦系数为0.0597,碰撞恢复系数为0.7444,JKR表面能为0.1J/m2。运用最佳参数组合进行仿真分析,得到休止角的均值为27.17?,与实验的休止角相对误差为0.6%。结论使用该方法进行湿式滚抛磨块离散元物理性能参数的标定具有可行性,不仅可以为实现仿真模拟的参数确定提供依据,同时可为其他非规则形状散体的参数测定提供参考。
