基于CFD-DEM的超細碳酸鈣螺旋輸送仿真分析

摘要：【目的】為提高螺旋輸送機的輸送效率，降低輸送機的功耗與磨損，探究在不同進料速率、螺旋軸轉速與幾何體摩擦系數下，超細碳酸鈣在水平變徑變距螺旋輸送機內的顆粒流動狀態、出口質量流量、輸送機功耗與磨損分布。【方法】使用計算流體動力學（computational fluid dynamics，CFD）與離散單元法（discrete element method，DEM）雙向耦合數值模擬的方法，對螺旋輸送機在不同轉速下的質量流率進行分析對比，驗證數值模型的正確性。【結果】摩擦系數對顆粒的運動有較大影響，顆粒流的軸向速度峰值和質量流率峰值隨著摩擦系數的增加先增大再減小；隨著下料速度和摩擦系數的增大，輸送機功率明顯增大，且摩擦系數在高進料速度與低轉速的情況下對功耗的影響相對于低進料速度和高轉速更加明顯；磨損較嚴重的區域集中在下料口處的螺旋軸與螺旋葉片的邊緣處。【結論】簡單增大或減小摩擦系數并不能提高顆粒的軸向速度和質量流量，而是存在一個局部最優參數組合；適當地提高轉速能夠減小顆粒密實度與顆粒停留時間，從而減小輸送機的功耗與幾何體磨損。

關鍵詞：超細碳酸鈣；計算流體動力學；離散單元法；螺旋輸送機；顆粒流動

中圖分類號：TB44；TH224文獻標志碼：A

引用格式：

蔡文源，王利強，徐立敏.基于CFD-DEM的超細碳酸鈣螺旋輸送仿真分析［J］.中國粉體技術，2024，30（3）：100-111.

CAI W Y，WANG L Q，XU L M.Simulation analysis of ultrafine calcium carbonate spiral transportation based on CFD-DEM［J］.China Powder Science and Technology，2024，30（3）：100?111.

在現代工業過程中，螺旋輸送機作為一種高效的固體物料輸送設備，因結構簡單、維護成本低并且能夠在水平、傾斜或垂直方向上輸送物料而被廣泛應用［1］。……