[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形...[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形状颗粒建模效率及精度。[方法]以‘中早39号’早稻籽粒为研究对象,通过非接触式3D激光扫描法重构籽粒3D模型;采用手动填充颗粒建模方法,设置球体坐标、接触半径及物理半径使填充颗粒模型三轴尺寸及体积接近实际籽粒;采用自动填充颗粒建模方法,对籽粒3D模型划分网格及获取网格单元坐标信息,然后通过工程离散单元法(engineering discrete element method,EDEM)中的应用程序编程接口(API)实现多球快速聚合颗粒建模;通过高斯拟合法对自动填充颗粒建模中的填充参数进行优化分析,并通过籽粒自然堆积角仿真与试验对比验证模型精度。[结果]重构籽粒3D模型与实际籽粒对比尺寸误差均在5%以内;手动填充颗粒模型填充球数164个,耗时约25 h,尺寸误差均在5%以上;自动填充颗粒模型填充球数203个,球体物理半径为1.2 mm时颗粒模型最优,耗时约1 h,尺寸误差除厚度外均在5%以下;自动填充颗粒自然堆积角仿真结果与试验结果误差为0.76%。[结论]基于EDEM中API自动填充颗粒建模方法具有高效、精确等优点,为非规则形状颗粒物料的离散单元法研究提供了一种有效的颗粒建模方法。展开更多
文中采用离散单元法(Discrete Element Method,EDM)多球聚合自动填充精确构建南粳9108水稻收获脱出物各成分颗粒模型,并数值计算混合物在圆筒筛中的筛分过程。分析了圆筒筛转速、直径、孔径和倾角对混合物各成分运动规律的影响。仿真结...文中采用离散单元法(Discrete Element Method,EDM)多球聚合自动填充精确构建南粳9108水稻收获脱出物各成分颗粒模型,并数值计算混合物在圆筒筛中的筛分过程。分析了圆筒筛转速、直径、孔径和倾角对混合物各成分运动规律的影响。仿真结果显示:圆筒筛孔径和倾角对各成分轴向平均速度、筛下籽粒分布、筛分清洁率、筛分损失率及筛分效率均有较大影响;圆筒筛转速对籽粒和瘪籽粒的轴向平均速度有较大影响;圆筒筛直径对籽粒和瘪籽粒的轴向平均速度、筛下籽粒分布均有较大影响。文中研究了混合物内圆筒筛分过程中的运动规律,为研制出适合小田块耕作的轻简型谷物联合收获机筛分系统提供了新的研究方法与合理的设计参考。展开更多
文摘[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形状颗粒建模效率及精度。[方法]以‘中早39号’早稻籽粒为研究对象,通过非接触式3D激光扫描法重构籽粒3D模型;采用手动填充颗粒建模方法,设置球体坐标、接触半径及物理半径使填充颗粒模型三轴尺寸及体积接近实际籽粒;采用自动填充颗粒建模方法,对籽粒3D模型划分网格及获取网格单元坐标信息,然后通过工程离散单元法(engineering discrete element method,EDEM)中的应用程序编程接口(API)实现多球快速聚合颗粒建模;通过高斯拟合法对自动填充颗粒建模中的填充参数进行优化分析,并通过籽粒自然堆积角仿真与试验对比验证模型精度。[结果]重构籽粒3D模型与实际籽粒对比尺寸误差均在5%以内;手动填充颗粒模型填充球数164个,耗时约25 h,尺寸误差均在5%以上;自动填充颗粒模型填充球数203个,球体物理半径为1.2 mm时颗粒模型最优,耗时约1 h,尺寸误差除厚度外均在5%以下;自动填充颗粒自然堆积角仿真结果与试验结果误差为0.76%。[结论]基于EDEM中API自动填充颗粒建模方法具有高效、精确等优点,为非规则形状颗粒物料的离散单元法研究提供了一种有效的颗粒建模方法。
文摘文中采用离散单元法(Discrete Element Method,EDM)多球聚合自动填充精确构建南粳9108水稻收获脱出物各成分颗粒模型,并数值计算混合物在圆筒筛中的筛分过程。分析了圆筒筛转速、直径、孔径和倾角对混合物各成分运动规律的影响。仿真结果显示:圆筒筛孔径和倾角对各成分轴向平均速度、筛下籽粒分布、筛分清洁率、筛分损失率及筛分效率均有较大影响;圆筒筛转速对籽粒和瘪籽粒的轴向平均速度有较大影响;圆筒筛直径对籽粒和瘪籽粒的轴向平均速度、筛下籽粒分布均有较大影响。文中研究了混合物内圆筒筛分过程中的运动规律,为研制出适合小田块耕作的轻简型谷物联合收获机筛分系统提供了新的研究方法与合理的设计参考。
