航空发动机需进行连续吸雹试验考核,针对持续投放大量冰雹问题,设计了一种螺旋杆输送机与压缩空气输送冰雹结合的连续冰雹抛射装置。使用离散单元法及计算流体力学耦合计算方法对冰雹在螺旋叶片空间及等截面摩擦管流中的运动过程计算模拟,分析得到冰雹运动及加速过程原理,冰雹在压缩空气拖曳力作用下逐渐加速运动。对该螺旋输送机,进行不同运转转速条件下的计算模拟,结果显示,在螺旋叶片转速为50~140 r/min范围内,冰雹输送流量随着转速的增加而增加,可实现冰雹投放量在0.26~0.67 kg/s范围内调节。

为获得较为精确的挖掘阻力,进一步求出挖掘机所受的动态载荷,建立了多体动力学-颗粒动力学耦合的动态仿真方法。首先,建立挖掘机工作装置三维模型,以实测的动臂、斗杆和铲斗油缸位移变化曲线作为驱动,完成挖掘机工作装置的多体运动学分析,获得铲斗质心处的运动速度、铲斗相对斗杆和连杆在铰点上的角速度。然后,通过离散单元法建立挖掘介质的颗粒模型,利用已求得的铲斗运动参数对其运动进行定义,模拟铲斗在挖掘时的真实工况,求得铲斗在挖掘不同介质时所受的挖掘阻力和阻力矩,最后再通过多体动力学分析求解各铰点处的动态载荷。分析表明,挖掘介质为矿石与干砂时,挖掘阻力和阻力矩波动更为明显且铰点载荷也更大。

为了研究物料在水平螺旋中运动规律,优化水平螺旋的工作参数,以提高水平螺旋的工作效率。通过离散单元法仿真模拟物料在水平螺旋的运动状态,改变水平螺旋的转速、进料量及水平螺旋的倾斜角来探索物料在水平螺旋管道运动规律。物料在水平螺旋管道中运动时会产生质量流的损失,水平螺旋进给量的增加对出口处物料运动影响不大,还会增加管道中物料的聚集,水平螺旋的转速、倾斜角的变化会明显影响物料在水平螺旋中的运动。

建立了一种考虑法向接触力、切向接触力（含静滑动摩擦力及动滑动摩擦力）和力矩（含由切向力产生的力矩及静滚动摩擦力矩和动滚动摩擦力矩）的三方程线性弹性一阻尼离散单元模型，并将该模型应用到颗粒物料的三维数值模拟中，讨论了模型中几个重要碰撞参数——刚性系数、阻尼系数及摩擦系数的选择及其对计算结果的影响，同时也探讨了时间步长等计算参数对模拟结果的影响。为了验证算法和参数选择的正确性，本文对几个有代表性的颗粒系统进行了数值试验研究，并对计算结果进行了细致的分析，验证了新模型和参数选择的正确性。

在300吨以上大型矿用液压挖掘机的研发中,其关键结构部件设计和液压系统动力选配都离不开挖掘阻力等相关数据,缺乏挖掘机作业时的挖掘阻力,是目前国内大型液压挖掘机正向开发的瓶颈之一。本文结合某重工企业研发600吨大型正铲液压挖掘机的项目,基于多学科联合仿真,采用多体动力学软件ADAMS、离散单元法软件EDEM等相关仿真软件,研究大型正铲液压挖掘机挖掘阻力的数值模拟计算方法,并对挖掘阻力进行分析,为企业正向开发提供设计依据。

将离散单元法应用于冰雹连续投放机构的原理分析。对于基本型结构,由于叶轮运输冰雹能力远大于抛射管的流通能力,造成冰雹在叶轮级间多次旋转,不利于投放量的有效控制及冰雹完整形态保持。对此提出了改进结构,得到了有利于冰雹投放控制的设计参数,叶轮底部半径75 mm,顶部半径98 mm。在这种结构下,冰雹投放量随电机频率的增大先增大,后基本保持不变。对不同叶轮长度进行计算分析,瞬时投放量随叶轮长度的增大而增大。对于叶轮有效长度为110 mm的结构,电机频率在20~40 Hz区间内,冰雹投放量随频率增大逐渐增大,可实现投放量在0.8~1.3 kg/s的调节。

川南地区的大中斜度页岩气井因地层结构,在钻进过程中产生的岩屑极易沉积为岩屑床,使得钻杆摩阻增大,最终还会造成钻具断裂等重大井下事故。为了减少岩屑床的生成并提高井眼清洁度,提出一种新型脉冲射流工具,该工具既可以减少岩屑沉降,还可以破坏已存在的岩屑床。利用仿真分析软件ANSYS建立了新型脉冲射流工具与普通携岩钻杆的仿真模型,利用CFD-DEM(离散单元法)耦合对二者进行精确仿真,在改变岩屑粒径、钻井液密度、入口排量、井斜角等因素下,对比分析新型脉冲射流工具与普通携岩钻杆的岩屑运移能力。最终得出新型脉冲射流工具相比普通携岩钻杆可以更好地提高岩屑运移能力(利用脉冲高速流体对已沉降的岩屑进行搅动),并且其脉冲射流还可以破坏已存在的岩屑床的结论。该研究成果对减少井眼环空内岩屑总质量与提高钻井经济效益具有...

文章基于土力学原理,应用离散单元理论建立换枕机下插时扒齿-道砟物理模型,分析得出影响扒齿插入道砟阻力特性的主要因素为下插深度和下插速度;通过EDEM仿真分析了相同下插速度时不同下插深度和同一下插深度不同下插速度时的插入阻力特性,得到了扒齿插入道砟阻力与下插速度、插入深度的关系,为换枕机结构强度设计及液压系统功率匹配方式的选择提供了理论依据。

对装载机铲装过程仿真的物料堆建模方法进行了研究。使用ATOS Compact Scan 2M三维光学扫描系统扫描典型物料,并通过数据处理,获取了物料外表面轮廓。提出了一种多精度建模方法,在EDEM离散元软件中建立了不同精度的物料堆模型,通过和实验的对比,验证了模型的正确性。进行了水平插入阶段仿真,拟合出了不同建模精度情况下的铲装阻力曲线;以铲装阻力为参考,对不同精度物料堆情况的仿真误差进行了研究,并推测出真实情况下的结果,形成了一整套物料堆建模方法和仿真误差评价方法,为铲装过程仿真和后期优化提供了基础。

介绍了EDEM软件和离散单元法的计算模型和单元模型,并通过EDEM软件对螺旋输送机的运行进行了动态仿真和数据分析。基于离散单元法模型预测了螺旋输送机在输送过程中物料的质量流率、颗粒速度、能量功耗、能量耗散率与螺旋输送机倾角和转速的关系。