水泥砂浆包装机背压式喂料原理的研究

论文摘要

随着水泥行业的发展,水泥包装机械也得到了快速的发展。近年来,随着客户要求的多样化,同时为满足包装的要求,出现了水泥和砂浆混合包装的装袋方式,相应地出现了背压式水泥砂浆包装机。本文介绍了水泥产品的应用及市场情况,对不同喂料方式的水泥包装机进行了简要的对比与分析。针对国内市场上水泥包装机的现状及存在的问题,为了给国内包装机生产厂家提供一定的技术支持,运用数值模拟的方法,对水泥砂浆包装机背压式喂料原理进行了深入的探讨。利用商业计算流体力学软件FLUENT,以水泥砂浆混合物为分析对象,采用单相流模型,对水泥砂浆混合物在重力作用下的自由流动进行了模拟,探讨了速度场的分布情况,并与理论计算进行了对比。采用多相流模型中的欧拉模型,对只提供主背压和提供全部背压两种情况下包装机内部三维流场进行数值模拟,探讨了出口速度及包装能力与背压之间的关系。通过MATLAB软件对模拟结果进行拟合,得出了生产能力及出口速度与所提供背压之间的关系曲线,从而为包装机参数的优化提供一定的研究资料。结合多方面的资料和书籍,总结出了单相流模型和多相流模型模拟过程的具体步骤和各项操作的采用条件,并对模拟中经常出现的问题进行了概括和解说,为类似模型的模拟提供了一定的资料和经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题的现实意义
• 1.3 国内外对粉体流动的研究现状
• 1.3.1 有关料仓壁压方面的研究
• 1.3.2 有关粉体物料流动性方面的研究
• 1.4 课题的主要研究内容
• 1.5 本课题的创新点
• 第二章 背压所允许的极限值研究
• 2.1 背压极限值研究的必要性
• 2.2 背压极小值研究
• 2.2.1 整体流和漏斗流
• 2.2.2 物料对仓壁动压力公式的推导
• 2.2.3 背压极小值的数值计算
• 2.3 背压极大值计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 FLUENT 软件应用及模型的选取
• 3.1 计算流体力学研究
• 3.1.1 什么是计算流体动力学
• 3.1.2 计算流体动力学的形成与发展
• 3.1.3 计算流体动力学与理论分析及试验测量方法的关系
• 3.1.4 计算流体力学的分支
• 3.1.5 计算流体动力学的工作步骤
• 3.1.6 计算流体动力学的应用领域
• 3.2 FLUENT 软件研究
• 3.2.1 FLUENT 软件应用
• 3.2.2 FLUENT 物理模型
• 3.3 FLUENT 软件物理模型的选择
• 3.3.1 离散相模型
• 3.3.2 多相流模型
• 3.3.3 多相流动物理模型的选择基本原则
• 3.3.4 欧拉模型的应用
• 3.4 FLUENT 数值模拟控制方程
• 3.4.1 质量守恒方程
• 3.4.2 动量守恒方程
• 3.4.3 能量守恒方程
• 3.5 数值计算结果检验
• 3.6 本章小结
• 第四章 物料靠重力自由流动的理论分析与数值模拟
• 4.1 出口速度的理论分析
• 4.1.1 出口速度公式推导
• 4.1.2 出口速度值计算
• 4.2 出口速度的数值模拟
• 4.2.1 FLUENT 总体求解步骤
• 4.2.2 基本假设
• 4.2.3 建立几何模型
• 4.2.4 划分网格
• 4.2.5 用FLUENT 软件进行数值模拟
• 4.2.6 模拟结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 提供背压时物料流动的数值模拟
• 5.1 基本假设
• 5.2 建立几何模型及网格划分
• 5.3 多相流模型数值模拟的方案研究
• 5.3.1 混合（mixture）模型和欧拉（Eulerian）模型的比较与选择
• 5.3.2 使用欧拉模型的注意事项
• 5.3.3 欧拉模型的求解策略
• 5.4 FLUENT 软件内计算条件的设置
• 5.4.1 模型求解器及运行环境的选择
• 5.4.2 边界条件的确定
• 5.5 提供主背压时的模拟结果与分析
• 5.5.1 计算结果的残差显示
• 5.5.2 计算结果分析
• 5.5.3 计算结果的拟合
• 5.6 提供多个背压时的模拟结果与分析
• 5.6.1 计算结果的残差显示
• 5.6.2 计算结果分析
• 5.6.3 计算结果的拟合
• 5.7 实际生产中包装能力分析
• 5.8 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文