摘 要

本毕业设计主要是利用EDEM软件对TP11004扇形雾喷头喷嘴位置，SIC固体颗粒对喷头内表面的冲击过程进行仿真模拟,通过固体颗粒在喷头内腔的运动行为，说明在扇形雾喷头喷口处，固体颗粒对其内表面的冲击过程及受力分析，以及受压力、喷头结构尺寸等因素的影响，固体颗粒受力变化规律。本毕业设计介绍了EDEM软件的基本构成，使用范围和求解步骤,通过对于EDEM软件的求解方法，也就是离散单元法的运用，模拟了SIC固体颗粒在TP11004扇形雾喷头内腔的运动过程，以及固体颗粒对喷头内表面的冲击过程。运用EDEM软件模拟仿真过程首先是在Pro E中绘制喷嘴内部工作区域的模型，并另存为EDEM可以导入的几何体的格式，然后导入EDEM，最后在EDEM软件中进行模拟仿真运算。计算前要在Creator中对初始条件进行设置：首先设置测量单位，根据情况选择接触模型，定义材料和材料间的相互作用，设置基础颗粒的属性，导入几何体模型后，定义颗粒工厂和仿真区域，所有的初始条件完成后，进入Simulator进行求解仿真。仿真结束后，通过颗粒撞击喷嘴内腔的不同位置，分析其角度、速度以及应力变化规律。

关键词：EDEM软件；离散单元法；固体颗粒仿真

Particle motion simulation of erosion process in nozzle based on EDEM

ABSTRACT

The main design of this graduation is the simulation of the impact process of the SiC solid particles in the fan nozzle of TP11004.Across the movement behavior of solid particles in nozzle,we need to study the impact process and force analysis of the solid particles on the inner surface.We also need to study the law of the force of solid particles under the influence of the factors such as pressure and the size of the nozzle structure.This graduation design introduces the basic structure of EDEM software, application scope and solving steps.By using solve methods of EDEM software, that is, the use of discrete element methods,we can simulate the movement in the TP11004 nozzle and the impact process of on the surface.The first step of EDEM software simulation is drawing model of the work area in nozzle in Pro E.Then we should save it as the format which EDEM can import in.Next we need to import it in EDEM.Finally we can simulate in EDEM.These initial conditions need to be set in Creator before the calculation is calculated:First,we need to set the measurement unit;then,we should select the contact model according to the situation;next,we should define the interaction between material and material;after that,we should set the properties of the base particles;after importing the geometry model,we can define the particle factory and the simulation area;finally,we can enter the Simulator for the simulation.We can analyze the Angle, velocity, and the stress change law through the different positions of the cavity in the nozzle after the simulation.

Key words：EDEM software；Discrete element method；Solid particle simulation

目 录

摘要………………………………………………………………………………………Ⅱ

Abstract………………………………………………………………………………………Ⅲ

目录………………………………………………………………………………………Ⅳ

前言………………………………………………………………………………………1

1 毕业设计题目…………………………………………………………… …………………………1

2 毕业设计内容和要求………………………………………………………………………………1

3 毕业设计题目的意义………………………………………………………………………………1

1 离散元………………………………………………………………………………………2

1.1 离散元的定义及其发展概况………………………………………………………………2

2 EDEM软件的简介…………………………………………………………………………………………5

2.1 EDEM软件的概述 …………………………………………………………………………5

2.2 EDEM软件的构成 …………………………………………………………………………5

2.3 EDEM软件的应用领域 ……………………………………………………………………6

2.4 EDEM基本求解步骤 ………………………………………………………………………6

3 扇形喷嘴的结构尺寸………………………………………………………………………………8

3.1 TP11004型扇形喷头的结构尺寸 ……………………………………………………………8

3.2 在Pro E中建立几何模型……………………………………………………………………8

4 在EDEM软件中对扇形喷头内部颗粒运动进行模拟仿真…………………………………………11

4.1 Creator……………………………………………………………………………………11

4.1.1 准备工作和设置全局模型参数…………………………………………………11

4.1.2 定义基础颗粒……………………………………………………………………14

4.1.3 定义几何体………………………………………………………………………15

4.1.4 定义仿真区域……………………………………………………………………17

4.2 Simulator………………………………………………………………………………19

4.2.1 设置时间选项……………………………………………………………………19

4.2.2 设置网格大小……………………………………………………………………19

4.2.3 运行仿真…………………………………………………………………………20

4.3 Analyst………………………………………………………………………………21

4.3.1 设置显示方式……………………………………………………………………21

4.3.2 给单元着色……………………………………………………………………22

4.3.3 提取数据………………………………………………………………………23

4.3.4 用图表分析展示仿真结果……………………………………………………25

5 分析与总结……………………………………………………………………………………26

致谢 ………………………………………………………………………………………30

参考文献 ………………………………………………………………………………………31

附录A：不同情况下的喷嘴内腔中颗粒运动的折线图数据 …………………………………32

附录B：颗粒在喷头内腔中的运动轨迹图（情况一） …………………………………………38

附录C：颗粒在喷头内腔中的运动轨迹图（情况二） …………………………………………44

前言

1 毕业设计题目

本毕业设计的题目：基于EDEM的喷头冲蚀过程颗粒运动仿真

2 毕业设计内容和要求

全面了解、掌握EDEM软件的应用。学习材料力学、流体力学、机械设计、机械制造技术基础等专业课程的理论知识；着重培养学生灵活综合应用所学的知识解决实际问题的能力，为将来从事实际设计工作打下基础。

研究方案要求利用EDEM软件对TP11004扇形雾喷头喷嘴位置，SIC固体颗粒对喷头内表面的冲击过程进行仿真模拟，对其仿真过程需详细描述，分析各仿真步骤的选择方法和依据。

仿真结果应通过固体颗粒在喷头内腔的运动行为，说明在扇形雾喷头喷口处，固体颗粒对其内表面的冲击过程及受力分析，以及受压力、喷头结构尺寸等因素的影响，固体颗粒受力变化规律。

研究结论包括施药过程中，喷雾压力、喷头结构尺寸等因素对固体颗粒运动行为和受力的影响关系总结。并以附表或附图的形式列出各仿真数据和结果。