基于CFD⁃DEM的水下切粒装置水室内颗粒流动过程数值模拟

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.014

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (6): 87-91.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.014

基于CFD⁃DEM的水下切粒装置水室内颗粒流动过程数值模拟

张庆弢, 毕超()

北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2021-11-30 出版日期:2022-06-26 发布日期:2022-06-27
通讯作者: 毕超，副教授，聚合物加工混炼工艺及装备，bichao@mail.buct.edu.cn
E-mail:bichao@mail.buct.edu.cn

Numerical simulation of flow process of pellets in underwater⁃pelletizing device based on CFD⁃DEM

ZHANG Qingtao, BI Chao()

College of Chemical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2021-11-30 Online:2022-06-26 Published:2022-06-27
Contact: BI Chao E-mail:bichao@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

基于CFD?DEM耦合方法，研究了颗粒在水室内的流动状态，分析了不同刀盘转速、粒子水通入量和水室出口角度对造粒过程的影响，发现提高刀盘转速、增加粒子水通入量和水室出口倾斜一定的角度都有利于水室内颗粒的排出。进一步研究了颗粒与碎屑在水室内的流动，发现在水室出口处二者的流动基本呈现出一定的分离角度。

关键词: 水下切粒, CFD?DEM耦合方法, 水室, 数值模拟, 颗粒流动

Abstract:

Based on the CFD?DEM coupling method， the flow state of particles in the water chamber in an underwater?pelletizing device was studied， and the effects of the cutter shaft speed， inflow rate of the particle water， and chamber outlet angle on the palletizing process were analyzed. The results indicated that the discharge of particles in the water chamber could be enhanced by increasing the cutter shaft speed， inflow rate of the particle water， and chamber outlet angle. Furthermore， there was a separation angle between the pellets and polymer crumbs at the chamber outlet. The research results obtained in this paper can provide theoretical guidance for in?depth analysis of the working principle of underwater pelletizing device.

Key words: underwater pelletizing, CFD?DEM coupling method, water chamber, numerical simulation, particle flow

中图分类号:

TQ320.66

张庆弢, 毕超. 基于CFD⁃DEM的水下切粒装置水室内颗粒流动过程数值模拟[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 87-91.

ZHANG Qingtao, BI Chao. Numerical simulation of flow process of pellets in underwater⁃pelletizing device based on CFD⁃DEM[J]. China Plastics, 2022, 36(6): 87-91.

图/表 12

图1 切粒水室几何模型

Fig.1 Geometric model of pelletizing water chamber

图2 水室模型网格划分

Fig.2 Grid division of water chamber model

参数

壁面

颗粒

泊松比

剪切模量/Pa

密度/kg•m^⁃3

复原系数

静摩擦因数

动摩擦因数

0.3

7.923×10¹¹

7 800

0.5

0.2

0.01

0.41

3×10⁸

918

0.5

0.3

0.01

表1 DEM参数

Tab.1 DEM parameters

图3 水室进出口中间平面处速度矢量分布图

Fig.3 Velocity vector distribution at the middle plane of inlet and outlet of the water chamber

图4 水室内颗粒流动状态

Fig.4 Particle flow state in the water chamber

图5 刀盘转速对存留颗粒质量的影响

Fig.5 Effect of cutter head speed on the quality of retained particles

图6 刀盘转速对颗粒平均停留时间的影响

Fig.6 Effect of cutter head speed on average residence time of the particles

图7 粒子水通入量对存留颗粒数的影响

Fig.7 Effect of the particle water flux on the number of retained particles

图8 粒子水通入量对颗粒平均停留时间的影响

Fig.8 Effect of particle water flux on the particle average residence time

图9 水室出口角度对存留颗粒数的影响

Fig.9 Effect of outlet angle of the water chamber on the number of retained particles

图10 出口角度对颗粒平均停留时间的影响

Fig.10 Effect of outlet angle on average residence time of the particles

图11 出口处大小颗粒分布

Fig.11 Particle size distribution at the outlet

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Numerical simulation of flow process of pellets in underwater⁃pelletizing device based on CFD⁃DEM

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