螺桿運(yùn)動軌跡容積充填效率數(shù)值模擬碩士論文

1、粉末定量包裝機(jī)充填螺桿的研究包裝工程， 2011， 碩士【摘要】 螺桿式粉末定量包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單,不需要稱重裝置,充填效率較高,應(yīng)用廣泛。螺桿在螺桿式粉末定量包裝機(jī)中占據(jù)著十分重要的地位,主要原理為通過控制螺桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)或旋轉(zhuǎn)時間來控制被充填物料的重量。本文結(jié)合粉末顆粒物料的基本物理性質(zhì),首先運(yùn)用單質(zhì)點法對粉末顆粒的下料過程進(jìn)行了數(shù)學(xué)上的描述,確定單個粒子的下料軌跡方程,并分析了粉末顆粒在xyz三個方向的速度及加速度的變化。研究了運(yùn)動中的粉末顆粒的受力情況,以及粉末顆粒的受力與螺桿的幾何參數(shù)關(guān)系。其次分析計算阿基米德螺桿旋轉(zhuǎn)時每個螺桿導(dǎo)程所包含物料容積的公式,阿基米德螺桿的軸向剖面是一個梯形,

2、將整個梯形剖面分成兩個三角形與一個矩形,利用積分方法分別求出它們的容積相加后即得整個螺桿導(dǎo)程內(nèi)所包含粉末物料的容積。再次對螺桿充填的理論功率與實際功率做了分析,得到螺桿充填效率的表達(dá)式。為了得到較高的螺桿充填效率,綜合考慮螺桿的幾何參數(shù)和螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。通過MATLAB軟件分析螺旋升角與螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,得到充填效率較好的螺旋升角范圍。最后介紹了計算流體力學(xué)軟件FLUENT,將粉末顆粒假設(shè)為流體后,運(yùn)用FLUENT仿真軟件對螺桿充填過程中的粉末顆粒運(yùn)動情況. 更多還原【Abstract】 The powder quantitative packaging machine is

3、simple, do not need weighing device and, with high filling efficiency, the application has been used widespread.The screw play an important role in powder quantitative packaging machine. The main principle is that it can control the filling material weight by controlling the lap or rotating time. Ba

4、sed on the basic physics of powder materials properties. Firstly, use the mathematical method to descript the powder particles blanking process ,determine . 更多還原 【關(guān)鍵詞】 螺桿； 運(yùn)動軌跡； 容積； 充填效率； 數(shù)值模擬； 【Key words】 screw； trajectory； volume； filling efficiency； numerical simulation； 摘要 3-4 ABSTRACT 4 第一

5、章 緒論 7-13 1.1 課題背景 7 1.2 螺桿充填機(jī)簡介 7-10 螺桿充填機(jī)簡介 7-8 螺桿葉片的形狀 8-9 螺桿充填機(jī)的特點 9-10 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 10-12 1.4 課題研究的目的和意義 12 1.5 課題研究的主要內(nèi)容 12-13 第二章 螺桿充填機(jī)機(jī)理的研究 13-19 2.1 引言 13 2.2 粉末物料的基本性質(zhì) 13-16 粉末物料的定義 13 粉末顆粒的粒徑 13-16 2.3 經(jīng)典螺旋充填機(jī)理綜述 16-17 單質(zhì)點法 16 流體力學(xué)法 16-17 物料群法 17 2.4 同心旋轉(zhuǎn)形成的渦旋機(jī)理 17-18 渦旋的定義 17 螺桿旋轉(zhuǎn)形成的渦旋機(jī)理

6、17-18 2.5 本章小結(jié) 18-19 第三章 粉末顆粒下料的運(yùn)動學(xué)分析 19-31 3.1 引言 19 3.2 粉末顆粒運(yùn)動軌跡方程 19-23 研究方法 19-20 速度分析 20-21 軌跡方程 21-23 3.3 粉末顆粒受力分析 23-25 3.4 容積計算 25-29 研究方法 25 展開高度 25-26 三角形區(qū)域的容積 26-28 矩形區(qū)域的容積 28-29 3.5 本章小結(jié) 29-31 第四章 螺桿充填的效率分析 31-37 4.1 引言 31 4.2 功率分析 31-32 理論功率 31 實際功率 31-32 4.4 效率分析 32-36 充填效率 32-33 效率分布曲線 33-36 4.5 本章小結(jié) 36-37 第五章 FLUENT 在粉末流場中的應(yīng)用及數(shù)值分析 37-53 5.1 引言 37 5.2 螺桿充填機(jī)內(nèi)顆粒流的流體假設(shè) 37-38 5.3 粉末顆粒數(shù)值模擬的必要性 38-40 5.4 CFD 理論在充填流場中的應(yīng)用 40-48 應(yīng)用FLUENT 軟件的計算步驟 40-41 幾何模型的創(chuàng)建 41-42 模型網(wǎng)格的劃分 42-45 粉末流場的邊界條件的定義 45-47 粉末流動的湍流模型 47-48 5.5 數(shù)值模擬分析 48-51 模擬結(jié)果迭代判斷 48 粉末流場壓力分布 4