据代入偏析指数解算模型，得到偏析指数，其中，所述偏析指数解算模型为:
K= IA初-A末 I/A初 *100%;
式中K为偏析指数，Ate为初始状态下A颗粒势能与总势能之比，Aac为末状态下A颗粒势能与总势能之比。
[0028]本发明基于数值模拟中的离散单元法，首先利用SolidWorks软件建立一个布料器与装料罐组成的一个配料模型；根据实验要求设置相应的实验参数；运行LIGGGHTS软件，模拟颗粒的混合装填后的状态，以及颗粒下落后的状态，对每一颗颗粒进行编号，并通过进行追踪，同时生成每个步时下的相关的状态数据；实验结束后，对数据进行分析处理。本发明利用数值模拟的精确追踪，对每个颗粒的状态予以记录，分析数据定量表征颗粒分布的状态；从而能够对颗粒分布的状态进行定量的偏析态表征。
[0029]
实施例1:1)建立一个由布料器I与装料罐3组成的一个配料模型，模拟300g三氧化二铝下落过程，其中，装料罐3的长度Ll=200mm，高度L2=250mm，宽度L3=28mm，布料器I下料口 2的长度L4=28mm，宽度L5=14mm，且布料器I的下料口 2的相对两侧壁与水平方向成50°夹角。
[0030]2)建立两种粒径的颗粒模型，其中，两种颗粒直径分别设为3mm和6mm、颗粒杨氏模量设为375GPa、颗粒泊松比设为0.22、颗粒密度设为2099 kg/m3、颗粒与壁之间的摩擦系数设为0.4、颗粒与壁之间的恢复系数设为0.7、颗粒之间的摩擦系数设为0.5、颗粒之间的恢复系数设为0.6、3mm颗粒质量:6mm颗粒的质量=2:8。
[0031]3)运行仿真软件LIGGGHTS，模拟实验，即:首先将模拟颗粒混合均匀，然后将混合后的模拟颗粒装入布料器1，记录此时各模拟颗粒的状态参数，再模拟颗粒下落状态，待模拟颗粒下落到装料罐3之后重新分布的情形，并记录此时各模拟颗粒的状态参数。
[0032]4)模拟实验完成后，将所记录的数据代入偏析指数解算模型-K=IAtj-A* /Afe
*100%O
[0033]5)得出偏析指数:Κ=20.29%ο
[0034]
实施例2:1)利建立一个由布料器I与装料罐3组成的一个模型，模拟300g三氧化二铝下落过程，其中，装料罐3的长度Ll=200mm，高度L2=250mm，宽度L3=28mm，布料器I下料口 2的长度L4=28mm，宽度L5=14mm，且布料器I的下料口 2的相对两侧壁与水平方向成50°夹角。
[0035]2)建立两种粒径的颗粒模型，其中，颗粒直径分别设为3mm和6mm、颗粒杨氏模量设为375GPa、颗粒泊松比设为0.22、颗粒密度设为2099 kg/m3、颗粒与壁之间的摩擦系数设为0.4、颗粒与壁之间的恢复系数设为0.7、颗粒之间的摩擦系数设为0.5、颗粒之间的恢复系数设为0.6、3mm颗粒质量:6mm颗粒的质量=4:6。
[0036]3)运行仿真软件LIGGGHTS，模拟实验，即:首先将模拟颗粒混合均匀，然后将混合后的模拟颗粒装入布料器1，记录此时各模拟颗粒的状态参数，再模拟颗粒下落状态，待模拟颗粒下落到装料罐3之后重新分布的情形，并记录此时各模拟颗粒的状态参数。
[0037]4)模拟实验完成后，将所记录的数据代入偏析指数解算模型-K=IAtj-A* /Afe
*100%O
[0038]5)得出偏析指数:Κ=6.07%。
[0039]
实施例3:1)建立一个由布料器I与装料罐3组成的一个模型，模拟300g三氧化二铝下落过程，其中，装料罐3的长度Ll=200mm，高度L2=250mm，宽度L3=28mm，下料口 2的长度L4=28mm，宽度L5=14mm，布料器I的下料口 2的相对两侧壁与水平方向成50度角。
[0040]2)建立两种粒径的颗粒模型，其中，颗粒直径分别设为3mm和6mm、颗粒杨氏模量设为375GPa、颗粒泊松比设为0.22、颗粒密度设为2099 kg/m3、颗粒与壁之间的摩擦系数设为0.4、颗粒与壁之间的恢复系数设为0.7、颗粒之间的摩擦系数设为0.5、颗粒之间的恢复系数设为0.6、3mm颗粒质量:6mm颗粒的质量=9:1。
[0041]3)运行仿真软件LIGGGHTS，模拟实验，即:首先将模拟颗粒混合均匀，然后将混合后的模拟颗粒装入布料器1，记录此时各模拟颗粒的状态参数，再模拟颗粒下落状态，待模拟颗粒下落到装料罐3之后重新分布的情形，并记录此时各模拟颗粒的状态参数。
[0042]4)模拟实验完成后，将所记录的数据代入偏析指数解算模型..K=丨A切-A末/Afe
*100%O
[0043]5)得出偏析指数:Κ=0.43%ο
[0044]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于势能变化定量表征颗粒下落后堆积偏析状态的方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)利用三维绘图软件SolidWorks建立一个由布料器和装料罐组成的配料模型； 2)将步骤I)建立的配料模型导入到仿真软件LIGGGHTS中； 3)在仿真软件LIGGGHTS中建立两种粒径的颗粒模型，并设置配料模型的基本参数以及颗粒模型的基本参数，使配料模型形成模拟配料装置，颗粒模型形成模拟颗粒； 4)模拟实验，将模拟颗粒按不同比例混合均匀后，装入布料器，记录此时每个模拟颗粒的状态参数；待模拟颗粒下落到装料罐重新分布之后，再次记录每个模拟颗粒的状态参数； 5)模拟实验完成后，将所记录的数据代入偏析指数解算模型，得到偏析指数，其中，所述偏析指数解算模型为:K= IA初-A末 I/A初 *100%; 式中K为偏析指数，Ate为初始状态下A颗粒势能与总势能之比，Aac为末状态下A颗粒势能与总势能之比。2.根据权利要求1所述的基于势能变化定量表征颗粒下落后堆积偏析状态的方法，其特征在于:所述配料模型的基本参数布料器的形状尺寸、装料罐的形状尺寸以及布料器和装料罐的高度。3.根据权利要求1所述的基于势能变化定量表征颗粒下落后堆积偏析状态的方法，其特征在于:颗粒模型的基本参数包括颗粒直径、颗粒杨氏模量、颗粒泊松比、颗粒密度、颗粒与壁之间的摩擦系数、颗粒与壁之间的恢复系数、颗粒之间的摩擦系数、颗粒之间的恢复系数、以及不同颗粒之间的比例。4.根据权利要求1所述的基于势能变化定量表征颗粒下落后堆积偏析状态的方法，其特征在于:所记录的模拟颗粒状态参数包括模拟颗粒的编号、三维坐标系下模拟颗粒的坐标、X轴、Y轴和Z轴的速度、以及摩擦力。
【专利摘要】本发明公开了一种基于势能变化定量表征颗粒下落后堆积偏析状态的方法，包括以下步骤：1）利用SolidWorks建立配料模型；2）将配料模型导入到LIGGGHTS中；3）在LIGGGHTS中建立两种粒径的颗粒模型；4）模拟实验；5）模拟实验完成后，将所记录的数据代入偏析指数解算模型，得到偏析指数。本发明能够定量表征粒径不同的颗粒混合均匀程度以及颗粒下落后的偏析程度，从而有效降低能耗，推动节能减排。
【IPC分类】G01N15/00
【公开号】CN105136623
【申请号】CN201510592496
【发明人】徐健, 况成伟, 胡招文, 石峰, 冷兴容, 王冬东, 邓青宇, 白晨光, 温良英, 邱贵宝, 吕学伟, 张生富, 扈玫珑
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月17日