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物料粉碎过程非常复杂,有很多因素会对粉碎效率造成影响,在物料粉碎过程中,多相流里颗粒的运动速度非常快,运动规律难以观察,具体的粉碎机理和粉碎过程中很多细小环节都不是很清楚,比如大小不同、形状不同的物料颗粒之间碰撞摩擦而造成能量的损耗及其粉碎规律的分析研究等都没有准确的理论。如今物料粉碎理论或粉碎过程的研究都还停留在宏观或定性分析和统计观察的过程中,比较精确和定量化的物料粉碎过程研究基本没有。物料筛分过程情况同样颇为复杂,高速运动的物料颗粒随机混合分布在流场中,粉碎室内多种不同粒度高速运动的物料质点具体分离过程的运动轨迹的研究很缺乏,目前,有关分离性能与相关影响参数的数学模型很少见到,分离流道内大量物料颗粒的特征属性都不太清楚,比如分离流道内多相流流场形态及其实时变化对物料分离效率的影响规律等,这些方面都需要人们去进一步研究。 本文利用高速摄像法研究新型锤片式粉碎机在不同转速下,物料颗粒流场分布情况,找出锤片式粉碎机物料粉碎过程中颗粒的运动状况。论文主要内容如下: 1.构建高速摄像图像采集系统,介绍高速摄像图像的工作流程图,并对高速摄像机的参数进行了简单的介绍。通过对锤片式粉碎机不同转速下出料情况的研究,找出了实验所需的合适的实验工况。 2.分离装置内的运动分为单颗粒物料自由运动与分离流道壁的碰撞运动。分别分析研究单颗粒物料在上述情况下的受力分析以及动力学特性,并使用 MATLAB对单颗粒物料轨迹进行了仿真。采用单颗粒追踪的方法,对单颗粒物料的运动轨迹进行追踪。经过对仿真颗粒轨迹与试验颗粒轨迹数据分析,表明理论与实际物料颗粒运动轨迹基本一致,验证了仿真结果的合理性。 3.运用PIVlab软件研究从序列图像中提取物料颗粒运动轨迹的方法,分别分析了物料颗粒在不同转速下,分离流道入口和出口处的流场分布情况。 4.通过分析追踪不同粒径物料颗粒在分离流道内的轨迹,找出了粒径对运动轨迹的影响。通过分析图像找出了,物料颗粒在图像中粒径不同,分布情况也不同。在MATLAB编写颗粒运动图像处理程序,包括图像类型变换、图像增强、图像分割、目标特征提取及分析等,计算出分离流道入口截面上分布玉米颗粒数量,及玉米颗粒的平均直径。