基于多孔介質(zhì)的甘蔗壓榨流固耦合分析.pdf

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1、第53卷第12期機(jī)械工程學(xué)報(bào)v01.53No.1220l7年6月JoURNAI.oFMECHANICALENGINEERINGJun.20l7DoI:10.3901/JME.2017.12.192基于多孔介質(zhì)的甘蔗壓榨流固耦合分析術(shù)李冰李欣欣毛漢領(lǐng)黃振峰(廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南寧530004)摘要:壓榨提取蔗汁是甘蔗制糖的常用方法。研究甘蔗壓榨機(jī)理及其運(yùn)行參數(shù)的工作通常以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)為基礎(chǔ),這樣會(huì)使試驗(yàn)成本大幅增加,而試驗(yàn)分析也受到很多不確定因素的影響。因此,采用有限元仿真方法進(jìn)行甘蔗壓榨過(guò)程的流固耦合分析。針對(duì)

2、甘蔗壓榨提汁中大變形、強(qiáng)摩擦和流固耦合的問(wèn)題,對(duì)甘蔗纖維提出合理的簡(jiǎn)化與假設(shè),將多孔介質(zhì)力學(xué)理論應(yīng)用于甘蔗壓榨流固耦合分析,構(gòu)建甘蔗纖維的本構(gòu)關(guān)系;根據(jù)甘蔗壓榨過(guò)程中的非線性力學(xué)現(xiàn)象,建立甘蔗壓榨提汁的流固耦合有限元模型;通過(guò)流體滲流/應(yīng)力耦合的有限元分析結(jié)果,說(shuō)明仿真模型能表現(xiàn)出甘蔗纖維內(nèi)部的力學(xué)現(xiàn)象,并能解釋甘蔗壓榨機(jī)理;在此基礎(chǔ)上,分析壓縮比、輥?zhàn)泳€速度和喂料壓力對(duì)壓榨輥?zhàn)拥膲毫娃D(zhuǎn)矩的影響,為優(yōu)化壓榨機(jī)運(yùn)行參數(shù)提供參考依據(jù);最后,給出了相應(yīng)的結(jié)論。關(guān)鍵詞:甘蔗壓榨;多孔介質(zhì);流固耦合;非線性力學(xué);有限元中圖

3、分類號(hào):TS243;TBl25Fuid-soHdCouplingAnalysisofSugarcaneCrushingBasedonPoI.ousMediaLIBingLIXinxinMAOHanlingHUANGZhenfeng(MechanicalEngine甜ngSchool,Guallg)【iUniVersi壩Nalllling530004)Abstract:TbextractcanejuicebycmshingisacoImonmemodofcanesugarm蚰ufac砌ng.Themechanisma

4、ndoperatingparametersofsugarcallecrushingisstudiedt),picallybasedonpracticaleXperienceandexperiment.HoweVef,t11ecostoftestishi曲andtestanalysisisaffectedbymaIlyuncertainties.Therefore,the6niteelementsimulationmethodisusedtoanalyzethefluid—solidcouplingofsugarca

5、necmshingprocess.Tbstudythecomplexprocessoflargedefo蛐ation,s廿ong銜ctionandnuid-solidcouplingd嘶ngsugarcanecmshing,mereasonablesimplificationa11dhypothesisofsugarcanefiberisproposed.AccordingtothenonlinearmechanicalphenomenonofsugarcaneeruSh泌gprocess,afluid—solid

6、coupl灑gfiniteelementmodelofSugarcallejuiceex玎actionises詘lished.nleresunsofse印age/s仃esscouplingfiniteelementanalysissuggestthatthesimulationmodelcanexhibittheintemalmechanicalphenomenaofcanefiber’andcanexplainsugarcanecmshingmechanism.Theeffbctsofthecompression

7、mtio,roUerlinespeedandfeedingpressllreonr011pressurealldrolltorqueareanalyzed,whichmayprovidearefbrenceforoptirnizirIgtheopemtingparametersofsugarcanemill.Finally,thecorrespondingconclusionsarepresented.Keywords:sugarcanecnlshing;pomusmedia;nuid.solidcoupling;

8、nonlinearmechanics;finiteelememmetllodO前言壓榨法提取蔗汁是目前甘蔗糖廠普遍采用的提汁方法。為了提高提汁效率,在國(guó)內(nèi)通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中壓榨機(jī)裝嵌數(shù)據(jù)、抽出率、能耗等的測(cè)定以及多次、反復(fù)試錯(cuò)的方法,對(duì)壓榨設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)甘蔗壓榨提汁效能主要是通過(guò)調(diào)整輥?zhàn)铀俣?、直徑?lái)提高壓榨能力,設(shè)置溝槽來(lái)改善排汁;或者是增加各種輔助裝

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