颗粒物料在螺旋输送机中流动的分析

螺旋输送机在工业中广泛用于颗粒物料的大批量输送。已有几项研究试图通过实验和颗粒动力学模拟将排放率与螺旋的转速相关联。然而，尚未有人尝试建立有助于螺旋输送机优化设计的详细力学模型。在本研究中，我们首先构建了一个简单模型，假设整个颗粒介质作为刚体沿螺旋和机筒表面滑动。通过对适当选取的连续体微元施加线动量和角动量平衡，我们证明了在某些极限条件下，可以求得给定角速度和螺旋几何形状下的排放率。此外，我们表明，通过将螺距与机筒直径之比设定为某一特定值，可以使排放量最大化。然后，我们使用离散元方法研究了输送机内部的详细流动，结果表明很大一部分物料表现出刚体运动，这与简单模型相符。我们评估了放宽模型中使用的极限条件的影响，从而确定了壁面摩擦与流动运动学之间的联系。最后，将存在重力情况下平均轴向速度随螺距与机筒直径比变化的趋势，与无重力情况下我们的模型和模拟结果进行了比较。我们观察到，两种趋势在定性上是相同的，这表明平均轴向速度对输送机几何形状的依赖性不受引入重力的影响。