标签:
edem |
分类: CAE |
【问题描述】
螺旋送料机如图所示,一些谷物从左边的喂料仓掉落,然后经过螺旋传动将谷物往上传输。现在要对该过程进行仿真。
【问题分析】
1. 该仿真属于颗粒系统的仿真问题,需要使用离散元素法。
2. 在离散元仿真软件中,EDEM是全球首个多用途离散元素法建模软件,可以快速对颗粒系统进行建模,仿真和后处理。
3.对于颗粒物的建模这里用球形来表示;而该螺旋喂料机有现成的几何模型,可以从软件自带的tutorials中得到。
4.本问题的仿真包含三步:建模,仿真和后处理。本篇先介绍建模和仿真部分。下篇进行后处理。
5.本问题使用的软件是EDEM2.5.
【求解过程】
一.建模
1.准备
进入EDEM2.5
设置仿真的标题
这里,(1)是进入建模页(2)是设置全局属性(3)是设置标题
然后存盘
下面设置单位。从下述菜单项进入
主要设置角度,角速度和长度单位如下
2.设置全局模型参数
下面的参数均在globals页中设置
(1)设置接触模型
这里对于颗粒-颗粒之间,以及颗粒-喂料机之间均使用默认的接触设置。
以及
(2)设置重力
保持默认的重力设置属性如下。即考虑重力,且方向是Z轴的负方向。
(3)设置两种材料的基本属性
首先添加粒子的材料,并设置泊松比,剪切模量和密度如下
然后添加喂料机的材料,为钢材
(4)定义粒子-粒子之间,粒子-喂料机之间的碰撞相关系数
首先定义粒子-喂料机之间的碰撞系数:恢复系数,静摩擦系数,滚动摩擦系数
首先定义粒子-粒子之间的碰撞系数:恢复系数,静摩擦系数,滚动摩擦系数
3.定义粒子特性
下面的参数均在particles页中设置
(1)定义新粒子,并设置其半径是10mm
则主窗口中显示如下
(2)设置颗粒的材料,并计算基本的惯性数据
设置颗粒材料为上一步骤创建的颗粒材料,然后计算颗粒的基本惯性数据。
4.定义螺旋喂料机的几何部分
下面的参数均在geometry页中设置
(1)导入喂料机的几何模型
导入EDEM自带的几何模型文件screw_auger_complete.igs,并设置导入单位是mm
则主界面中显示如下
该螺旋送料机由三部分构成:(不同版本其导入名称可能不一样)
其中trimsrf就是螺旋部分,它要发生定轴转动。另外两部分需要保持静止。
(2)设置螺旋部分的旋转运动
选择螺旋部分,然后加入一个线性转动如下图
进一步设置转速和转轴
这里转速是-100转每分;而转轴是由两个点所确定的直线来定义的。
(3)创建颗粒工厂平面
下面创建一个虚拟的平面,在该平面上会有颗粒产生。
新创建一个多边形的几何体
将其重命名
设置该平面的形状及位置
下图是创建的结果。红色面即为颗粒产生面。
设置该面为虚拟面
这意味着颗粒只是从该位置产生。但是并不存在一个物理上的面。
5.定义影响域
增加默认的影响域中X方向的最大值。使得可以看到颗粒出口的情况。
6.创建粒子工厂
下面的参数均在factories页中设置
(1)创建颗粒工厂
创建新的颗粒工厂,并设置其名称。
(2)设置颗粒生成的值
设置颗粒是动态的生成的,颗粒总数是700粒,每秒生成1000个。
(3)设置初始情况
选择虚拟平面作为颗粒生成面
然后设置颗粒的尺寸呈现正态分布
其均值和方差如下
即均值是1,方差是0.05,而且是按照半径方向放缩尺寸的。
设置每个颗粒的产生位置是随机的
并设置颗粒下降的速度是2米每秒
建模完毕,保存文件。
二.仿真
进入到仿真设置面板
设置时间步长为20%的rayleigh时间步;仿真10秒,每个0.05秒写入一个结果。
设置网格尺寸
设置为最小颗粒半径的2倍,也就是最小颗粒的直径。
设置仿真中的显示如下图,即显示网格,而不要自动更新。
然后启动仿真
这是仿真过程中某一个时间步的情况。