基于多孔介质的甘蔗压榨流固耦合分析.pdf

《基于多孔介质的甘蔗压榨流固耦合分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第53卷第12期机械工程学报v01．53No．1220l7年6月JoURNAI．oFMECHANICALENGINEERINGJun．20l7DoI：10．3901／JME．2017．12．192基于多孔介质的甘蔗压榨流固耦合分析术李冰李欣欣毛汉领黄振峰(广西大学机械工程学院南宁530004)摘要：压榨提取蔗汁是甘蔗制糖的常用方法。研究甘蔗压榨机理及其运行参数的工作通常以实践经验和试验为基础，这样会使试验成本大幅增加，而试验分析也受到很多不确定因素的影响。因此，采用有限元仿真方法进行甘蔗压榨过程的流固耦合分析。针对

2、甘蔗压榨提汁中大变形、强摩擦和流固耦合的问题，对甘蔗纤维提出合理的简化与假设，将多孔介质力学理论应用于甘蔗压榨流固耦合分析，构建甘蔗纤维的本构关系；根据甘蔗压榨过程中的非线性力学现象，建立甘蔗压榨提汁的流固耦合有限元模型；通过流体渗流／应力耦合的有限元分析结果，说明仿真模型能表现出甘蔗纤维内部的力学现象，并能解释甘蔗压榨机理；在此基础上，分析压缩比、辊子线速度和喂料压力对压榨辊子的压力和转矩的影响，为优化压榨机运行参数提供参考依据；最后，给出了相应的结论。关键词：甘蔗压榨；多孔介质；流固耦合；非线性力学；有限元中图

3、分类号：TS243；TBl25Fuid-soHdCouplingAnalysisofSugarcaneCrushingBasedonPoI．ousMediaLIBingLIXinxinMAOHanlingHUANGZhenfeng(MechanicalEngine甜ngSchool，Guallg)【iUniVersi坝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衔ctionandnuid-solidcouplingd嘶ngsugarcanecmshing，mereasonablesimplificationa11dhypothesisofsugarcanefiberisproposed．AccordingtothenonlinearmechanicalphenomenonofsugarcaneeruSh泌gprocess，afluid—solid

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

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

8、nonlinearmechanics；finiteelememmetllodO前言压榨法提取蔗汁是目前甘蔗糖厂普遍采用的提汁方法。为了提高提汁效率，在国内通过对实际生产过程中压榨机装嵌数据、抽出率、能耗等的测定以及多次、反复试错的方法，对压榨设备进行改进。改进甘蔗压榨提汁效能主要是通过调整辊子速度、直径来提高压榨能力，设置沟槽来改善排汁；或者是增加各种辅助装