基于DEM的煤炭颗粒破碎模拟研究

基于DEM的煤炭颗粒破碎模拟研究基于DEM的煤炭颗粒破碎模拟研究摘要：煤炭颗粒破碎是煤炭加工过程中的关键环节，其破碎性能对于煤炭的进一步利用具有重要意义。本文基于离散元方法（DEM），对煤炭颗粒的破碎过程进行了模拟研究。通过建立煤炭颗粒的DEM模型，考虑了颗粒间的接触破坏、应力分布以及能量传递等因素，分析了煤炭颗粒破碎的机制和规律。通过对比实验结果与模拟结果，验证了DEM方法在研究煤炭颗粒破碎中的适用性。研究结果表明，DEM方法可以定量地描述煤炭颗粒的破碎过程，并为提高煤炭破碎效率和破碎品质提供了理论依据。关键词：离散元方法（DEM），煤炭颗粒破碎，接触破坏，能量传递1.引言煤炭作为重要的能源资源，在工业生产和能源供应中扮演着重要角色。煤炭破碎是煤炭加工过程中的关键环节，可以将较大的煤炭颗粒破碎成更小的颗粒，提高其利用效率。因此，煤炭颗粒破碎的研究对于提高煤炭破碎效率和破碎品质具有重要意义。过去，煤炭颗粒破碎的研究主要基于实验和经验公式，缺乏对煤炭颗粒破碎机理的深入理解。而离散元方法（DEM）作为一种计算力学方法，可以定量地描述颗粒的运动和破碎过程。因此，采用DEM方法对煤炭颗粒破碎进行模拟研究，可以更加深入地了解破碎机理和规律。本文基于DEM方法，通过建立煤炭颗粒的DEM模型，考虑了颗粒间的接触破坏、应力分布以及能量传递等因素，分析了煤炭颗粒破碎的机制和规律。通过对比实验结果与模拟结果，验证了DEM方法在研究煤炭颗粒破碎中的适用性。2.煤炭颗粒的DEM模型2.1.颗粒形状和尺寸参数煤炭颗粒的形状和尺寸参数是建立DEM模型的基础。煤炭颗粒可以用不规则多面体表示，常用的模型包括球体、立方体等。本文选取球体模型来表示煤炭颗粒，球体的直径d和体积V分别用来描述煤炭颗粒的尺寸。2.2.颗粒间接触模型在DEM模型中，颗粒之间的接触关系是模拟破碎过程的关键。常用的接触模型包括弹簧模型、硬核模型等。本文选择硬核模型来模拟颗粒间的接触，该模型假设颗粒为刚性球体，并考虑颗粒间的碰撞和分离过程。2.3.颗粒破碎模型颗粒的破碎过程可以通过考虑能量平衡和应力分布来模拟。本文基于实验数据建立了颗粒破碎模型，考虑了破碎前后能量的变化和应力分布的变化，从而可以定量地描述煤炭颗粒的破碎过程。3.模拟结果与分析通过对煤炭颗粒破碎过程进行模拟，得到了颗粒破碎程度与破碎时间的关系曲线。根据实验数据和模拟结果的对比，验证了DEM方法在研究煤炭颗粒破碎中的适用性。4.结论本文基于DEM方法，对煤炭颗粒破碎进行了模拟研究。通过建立DEM模型，分析了煤炭颗粒破碎的机制和规律。模拟结果与实验数据的对比验证了DEM方法在研究煤炭颗粒破碎中的适用性。研究结果对于提高煤炭破碎效率和破碎品质具有重要意义。参考文献：[1]Cundall,P.A.,&Strack,O.D.L.(1979).Adiscretenumericalmodelforgranularassemblies.Géotechnique,29(1),47-65.[2]Weibiao,W.,Maolin,Y.,Yan,X.,&Yangsheng,Y.(2016).Astudyofthemodelingofparticlecrushinginthetriaxialtestusingthediscreteelementmethod.PowderTechnology,302,1-8.[3]Zhang,X.L.,Zhang,H.Y.,&Liu,H.(2019).Discreteelementsimulationofparticlebreakageprocessbasedondynamicreconstruc