羟基镍粉卧式反应釜工作过程仿真分析

论文摘要

卧式反应釜是生产羟基镍粉的关键设备,在生产过程中,一次加载金属镍颗粒质量巨大,需一定程度的搅拌,由于目前我国大尺寸的反应釜设计资料较少,因此根据反应釜的结构和应用特点,对反应釜的工作过程进行仿真研究分析具有十分重要的工程应用意义。本文的在仿真方面做了以下研究:1)将釜内镍粉作为粘性流体,用基于单边压缩法和落体法的离散单元法的数值模拟来确定这种粘性流体的宏观参数;2)利用现有的有限元分析软件DYTRAN,通过流固耦合计算,通过对釜内镍粉的速度场和轴所受力矩的比较分析,确定釜内桨的叶片个数;3)根据在不同工况下的桨的应力分布和釜内流场速度,确定了搅拌桨转速、填料系数对桨的强度的影响规律;4)根据在不同工况下的桨的应力分布和釜内流场速度,确定了搅拌桨转速、填料系数对搅拌效率的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 本文的研究方案和方法
• 1.2.1 研究方案
• 1.2.2 研究方法
• 1.3 国内外的研究概论
• 1.3.1 离散元
• 1.3.2 流固耦合
• 2 离散单元法的基本理论
• 2.1 DEM 的基本假设
• 2.2 离散单元法的基本方程
• 2.2.1 力-位移方程
• 2.2.2 运动方程
• 2.3 Hertz-Mindlin 接触方程
• 2.4 滑动摩擦
• 3 羟基镍粉颗粒流的宏观参数
• 3.1 确定颗粒流的体积模量
• 3.1.1 颗粒模型的建立
• 3.1.2 基本步骤
• 3.1.3 参数设定
• 3.1.4 结果分析
• 3.2 确定颗粒流的粘性系数
• 3.2.1 仿真的原理
• 3.2.2 仿真的过程及结果
• 4 确定搅拌桨的叶片
• 4.1 流固耦合分析的方法
• 4.1.1 拉格朗日法
• 4.1.2 欧拉法
• 4.1.3 一般耦合
• 4.2 数值模拟优化搅拌桨的设计
• 4.2.1 模型建立
• 4.2.2 基本假设及控制方程
• 4.2.3 材料、载荷及边界条件
• 4.2.4 求解参数
• 4.3 模拟结果及分析
• 4.3.1 颗粒流宏观速度场
• 4.3.2 颗粒流速度分布
• 4.3.3 搅拌桨的力矩
• 5 转速、填料系数对搅拌桨强度的影响规律
• 5.1 模型前处理
• 5.1.1 材料及边界条件
• 5.1.2 工况介绍
• 5.2 桨的强度
• 6 转速、填料系数对混合效率的影响规律
• 6.1 颗粒流宏观速度场
• 6.2 颗粒流速度分布
• 6.2.1 轴向速度分析
• 6.2.2 径向速度分析
• 6.2.3 周向速度分析
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献