EDEM-CFD案例：工业气力输送系统料仓供料过程
气力输送系统在工业运输过程存在栓流、堆积和堵塞等挑战，导致控制程度降低、产品质量下降以及维护成本增加。这些问题在细散装固体中尤为常见，有时可以追溯到气力输送管线的料斗给料机，其中结拱问题会导致供料不连续和压力激增。
因此，了解操作参数和物料特性之间的复杂相互作用关系，能够有效改善其工艺过程。
与Novo Nordisk合作对气力输送系统料仓供料过程进行建模，目的是将系统性能与压降和粉末流动性联系起来。使用 EDEM-CFD 双向耦合建模方法对气力输送等多相系统进行数值模拟分析，其中，在EDEM中分析散装固体流，在CFD中分析气流。EDEM-CFD耦合仿真，气力输送系统料仓供料过程
如图1所示，该系统由一个轴对称料斗和一个水平管组成，料斗下游有一个气阀。
在EDEM中，通过介观方法对散装固体进行建模，其中：
-
使用EEPA接触模型模拟粉末颗粒的粘性-弹性-塑性-内聚行为
-
使用微晶纤维素（MCC）的直剪实验数据作为搜索条件，从EDEM粉体数据库中选择颗粒模型
-
粉末颗粒与料斗壁面的相互作用参数通过滑动角实验进行校准
-
在AcuSolve中使用非结构化四面体网格对流体域进行离散化
-
求解Navier-Stokes方程得到每个网格上流体的速度、密度和压力等
-
Gidaspow相关性用于计算作用在颗粒上的曳力
图1：EDEM与CFD耦合，对气力输送系统料仓供料进行建模
| 气阀设置 | 压降（kPa） | 转运质量（3s内） | |
| 实验值（kg） |
EDEM-CFD仿真值（kg） |
||
| 关闭 | 20 |
2.126 |
2.538 |
| 关闭 |
22 |
3.303 |
2.727 |
| 关闭 | 23 |
3.088 |
2.645 |
|
打开 |
2 |
0.466 |
0.375 |
图2：关闭气阀23kPa压降下的气流速度大小和颗粒体积分数云图
图4：料仓供料过程的间歇结拱现象
图5为仿真对比中流动性物料在20kPa、40kPa、65kPa压降下的供料质量流量曲线。
因此，在实际工艺操作中，简单地增加压降可能无法解决气力输送系统料仓供料过程流动性差甚至间歇结拱的问题。通过EDEM与CFD耦合，能够定量定性地考虑压降、固结应力和粉末流动性之间的关系，进一步改善工艺过程。
↓↓相关推荐↓↓