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贮料重度对卸料流态及仓壁压力分布的影响
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作者 刘克瑾 黄硕硕 +2 位作者 姚辉江 贾玲玲 谢双臣 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期44-53,共10页
为了研究贮料重度对仓壁卸料压力和流态的影响,该研究进行了室内试验和数值模拟分析。室内试验采用自主设计的半圆柱形平底圆筒仓,仓壁嵌入定制的压力传感器量测仓壁压力,通过摄像机记录流态演化过程。贮料选用重度不同平均粒径为5.5 m... 为了研究贮料重度对仓壁卸料压力和流态的影响,该研究进行了室内试验和数值模拟分析。室内试验采用自主设计的半圆柱形平底圆筒仓,仓壁嵌入定制的压力传感器量测仓壁压力,通过摄像机记录流态演化过程。贮料选用重度不同平均粒径为5.5 mm的陶球颗粒(以下简称陶粒)和大豆,各进行了5组卸料试验。并进行了离散元(discrete element method,DEM)数值模拟。最后,综合试验结果和数值模拟结果,结合颗粒物质力学基本原理,分析了贮料重度对流态演化及仓壁压力分布的影响。结果表明:陶粒和大豆的流态演变过程相似;静止区边界在卸料前期和中期处于稳定状态,贮料静止区角度为54.03°,高度为0.310 m,卸料后期,表面流动边界面开始与静止区边界面以28.5°相交,并最终滞留在仓底附近形成角度为28.5°,高度为0.120 m的“滞留区”;贮料重度越大,仓壁压力变化越剧烈;峰值压力作用点在距离仓壁底部约3/10高度处;在卸料最初(卸料时间5 s,占总卸料时长的1.43%),陶粒和大豆的仓壁压力均发生剧烈突增:陶粒峰值增幅为263%,大豆峰值增幅为257%,该现象为实践中筒仓破坏多出现在卸料初期提供了试验支持。基于细观层面的力链网络演化,证实了重度大的陶粒通过力链网络传递到仓壁的压力更大,仓壁压力波动性与力链的断裂、重构和结拱起始、结拱完成和拱塌落有直接的对应关系。研究建立了从细观力链网络传递、力链断裂、重构与宏观仓壁压力分布的直接联系,研究结果可为筒仓结构设计提供理论支撑与试验依据。 展开更多
关键词 筒仓 散体材料 流态 离散元法 力链网络 卸料压力 卸料试验 重力密度
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隐伏富水溶洞对隧道围岩稳定性影响分析:以云南云盘山隧道为例
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作者 刘克瑾 袁铮 +1 位作者 姚辉江 郜现磊 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第22期9587-9597,共11页
为研究岩溶隧道开挖过程中隐伏充水溶洞引起的围岩稳定性问题,依托云南营盘山隧道工程,以溶洞尺寸、水压以及与隧道间净距三种因素为研究对象,结合新型的三维雷达探测技术,并采用PLAXIS 3D进行数值模拟,分析了隧道各监测点位移、应力场... 为研究岩溶隧道开挖过程中隐伏充水溶洞引起的围岩稳定性问题,依托云南营盘山隧道工程,以溶洞尺寸、水压以及与隧道间净距三种因素为研究对象,结合新型的三维雷达探测技术,并采用PLAXIS 3D进行数值模拟,分析了隧道各监测点位移、应力场的变化规律和影响效应。结果表明:隧道开挖会使应力场发生变化,隧道拱顶、拱腰处的围岩以压应力为主,隧道仰拱下方的围岩以拉应力为主,各部分的应力变化也是导致围岩向隧道内扩张的主要原因;单一变量下,隧道半径为5 m时,位移、应力的变化最大,溶腔内水压增加至500 kN/m^(2)时,位移、应力所受影响最大,溶洞与隧道的净距达到3 m时,位移、应力场变化尤为明显;围岩稳定性对溶洞尺寸、水压以及与隧道间净距的敏感程度存在差异,大小为隧道与溶洞净距>溶腔水压>溶洞尺寸,可为相似工程的安全施工提供参考。 展开更多
关键词 隧道 隐伏溶洞 富水围岩 定性 数值模拟
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平底筒仓中心卸料流态演化过程及仓壁压力波动性 被引量：2
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作者 刘克瑾 姚辉江 袁铮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期15-24,共10页
卸料时的仓壁压力是筒仓结构设计的关键,仓内物料的流动状态(流态)是影响卸料压力分布的关键。为了探究物料流态的演化过程和发生机理以及由此引发的仓壁压力分布情况,该研究采用自主设计的半圆柱形有机玻璃筒仓模型进行筒仓中心卸料试... 卸料时的仓壁压力是筒仓结构设计的关键,仓内物料的流动状态(流态)是影响卸料压力分布的关键。为了探究物料流态的演化过程和发生机理以及由此引发的仓壁压力分布情况,该研究采用自主设计的半圆柱形有机玻璃筒仓模型进行筒仓中心卸料试验和离散元(discrete element method,DEM)模拟分析。筒仓壁嵌入定制压力计,贮料为平均粒径3.5 mm的陶球,在测量仓壁压力分布的同时实时观测贮料内部和外部的流动过程。通过标定颗粒追踪贮料运动轨迹。通过PFC2D建立离散元数值模型,分析卸料过程中贮料的力链网络、速度矢量和孔隙率变化,探讨颗粒的运动机制和颗粒体系的传力方式。基于模型试验和数值模拟结果,根据颗粒物质力学、土力学和散体力学基本原理,从宏观和细观层面分析流态的演化过程和发生机理以及仓壁压力波动性规律,明确仓壁压力和流态的关系。结果表明:卸料瞬间(卸料率0~1%),强力链断裂导致孔隙率增大(由卸料前的0.15043~0.20030增至卸料瞬间的0.15136~0.23223),各测点仓壁压力骤增,P2测点(深度0.4 m)的增幅最大,达到1.94;卸料时贮料流态的演化过程为:整体流—漏斗流—混合流(漏斗流与管状流共存)—管状流,并以漏斗流和管状流为主,整体流阶段的仓壁压力波动性最大(0.2、0.4和0.6 m深度处的仓壁压力骤增至峰值1.65、3.63和4.05 kPa),颗粒流动呈现非线性;在贮料表面下降至高径比为1.04的位置,管状流开始出现,卸料时管状流道的直径逐渐减小(由270 mm减小至50 mm);贮料区域可划分为流动区、(准)静止区以及边界区,这些区域随着物料流出不断发展变化,流动区和静止区的交界位于距仓底0.329 m(约1/3高度)处。研究结果可为散体物料流态和筒仓散体物料压力分析提供参考。 展开更多
关键词 粮食 流态 筒仓 中心卸料 仓壁压力 力链网络
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