煤粉壁面摩擦特性研究.pdf

1、CHARA摘要摘要煤粉的流動(dòng)特性對(duì)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。煤粉在料倉內(nèi)的流動(dòng)特性除與煤粉自身的性質(zhì)有關(guān)以外，還與料倉壁面材料的性質(zhì)有重要關(guān)系。因此，測量煤粉的運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))，了解煤粉的壁摩擦特性，找到有利于實(shí)現(xiàn)煤粉穩(wěn)定流動(dòng)的壁面材料是許多煤倉設(shè)計(jì)者所期望的。測量煤粉流動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)裝置有多種。本文主要利用Jenike剪切流動(dòng)測試儀，測量煤粉在不同的壁面材料上運(yùn)動(dòng)時(shí)的壁屈服軌跡，從而得出相關(guān)的參數(shù)如運(yùn)動(dòng)壁摩擦系數(shù)來評(píng)價(jià)煤粉

2、在料倉內(nèi)的流動(dòng)。本文以四種不同粒徑范圍的無煙煤為研究對(duì)象，研究煤粉在不銹鋼板、碳鋼板以及環(huán)氧板等三種壁面材料上運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))的變化規(guī)律，為料倉的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))的影響因素較多，本文主要考察煤粉粒徑以及壁面材料的性質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))的影響。壁面材料的性質(zhì)是影響煤粉流動(dòng)的一個(gè)重要因素。材料表面的粗糙度越大，煤粉的運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))越大；隨著材料剛度的增大，煤粉的運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))

3、也相應(yīng)增大。煤粉的粒徑也影響煤粉的運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))，隨著煤粉中細(xì)顆粒含量的增加，煤粉的運(yùn)動(dòng)壁摩擦力(摩擦系數(shù))增加。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬成為顆粒流研究的一種重要手段。本文運(yùn)用離散單元法(DEM)對(duì)煤粉的壁摩擦過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，確定了適合模擬壁摩擦過程的DEM模型。尤其是結(jié)合實(shí)際煤粉壁摩擦過程，對(duì)阻尼系數(shù)的確定方法做了適當(dāng)?shù)男拚?。分析比較模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：數(shù)值模型能夠有效模擬實(shí)驗(yàn)過程，倉壁材料粗糙度、剛度以及

4、煤粉粒徑對(duì)壁摩擦系數(shù)的影響規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。由于本文模擬的顆粒量較大，串行程序模擬時(shí)問較長，本文還嘗試應(yīng)用MPI消息傳遞模式對(duì)DEM數(shù)值模擬串行程序進(jìn)行了并行化改造，使得在單機(jī)上無法進(jìn)行的大規(guī)模計(jì)算在并行機(jī)上成為可能。比較串行程序和并行程序的運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)：在顆粒量相同的情況下，并行程序具有明顯的優(yōu)勢，計(jì)算速度提高了25倍。但當(dāng)顆粒量增加為原來的lO倍時(shí)，整個(gè)程序效率有所下降，這可能是由于進(jìn)程間信息交換量太大，使得信息交換量與計(jì)算任務(wù)之