滚筒筛式膜杂分离装置数值模拟与参数优化

来源：中国农机化学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：解臣硕, , 康建明, , 彭强吉, , 林向阳, 侯加林,

摘要：滚筒筛式膜杂分离装置存在膜杂混合物经筛分后膜中含杂率高等问题，利用计算流体力学(CFD)与离散元(DEM)耦合方法，对滚筒筛式膜杂分离装置清选室气流场动态分布以及装置内物料运动情况进行数值模拟，确定工作参数范围。选取气流角度、进气口风速和滚筒转速为试验因素，进行气固两相流耦合仿真试验，分析各试验因素对清选室气流场以及对装置内物料运动情况的影响，以产出物含膜率、杂中含膜率及残膜产出量为评价指标，开展三因素三水平正交试验，通过多目标优化的方法得到最佳工作参数组合：进气口风速为8.5 m/s、气流角度为8°、滚筒转速为26 r/min，在此条件下进行验证试验，结果表明：产出物含膜率为89.31%、杂中含膜率为1.99%、残膜产出量为0.032 6 kg/s，试验结果与理论优化值相对误差小于7%，各指标分别优于工作参数优化前0.87个、3.82个、6.57个百分点。该研究验证基于DEMCFD气固两相流耦合仿真对滚筒筛式膜杂分离装置流场分析的可行性，为滚筒筛式膜杂分离装置作业参数优化提供理论依据。

关键词：DEMCFD耦合,膜杂分离,数值模拟,正交试验,响应面分析

基金资助：国家自然科学基金项目(51805305，52175238)；山东省自然科学基金重点项目(ZR2020KE045)；山东省薯类产业技术体系(SDAIT—16—10)