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专利号: 2023112609397
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种颗粒混合过程仿真数据的处理方法,其特征在于,包括:导入仿真数据文件,将仿真数据文件导入至输入模块,输入模块对仿真数据文件进行预处理,获取仿真时间信息及回转筒筒长信息,并按照时刻生成若干临时文件,每个临时文件储存单一时刻的颗粒三维位置坐标信息;

生成滑块并控制滑块,通过临时文件生成控制混合过程时刻的时刻滑块,通过回转筒筒长信息生成切片的位置滑块,用户通过时刻滑块和位置滑块选定切片位置x和时刻t;

进行切片分析,提取颗粒三维位置坐标信息;

计算宏观特征,将颗粒三维位置坐标信息去除x轴方向坐标,从而映射成二维坐标,形成模拟横截面,计算宏观特征数据;

绘制颗粒及回转筒整体图像和切片截面图,根据选定的时刻t和切片位置x以及对应时刻的颗粒三维位置坐标,绘制颗粒系统整体图像和切片截面图;

绘制宏观参数随时间变化折线图,通过临时文件和筒体信息分别计算每一时刻的宏观特征,从而绘制宏观特征随时间变化的折线图;

所述计算宏观特征数据包括休止角、RSD法混合度、Lacey法混合度和接触数的计算;

所述休止角的计算包括:

数据初始化,读取切片区域内颗粒三维坐标信息;

坐标简化,去除切片区域内颗粒坐标的x轴方向坐标,由三维坐标转化为二维坐标;

纵向子域划分,将切片区域纵向划分成若干个子域,将每个子域内颗粒二维坐标信息分别储存;

子域最高点获取,通过寻找各子域内颗粒纵向坐标最大值获取每个子域内的最高点;

直线拟合,使用最小二乘法,将所有子域最高点拟合成一条直线;

休止角计算,计算拟合直线的倾斜角,即为时刻t、回转筒内轴向x处颗粒的休止角θ;

所述RSD法混合度的计算包括:

数据初始化,读取切片区域内颗粒三维坐标信息;

坐标简化,去除切片区域内颗粒坐标的x轴方向坐标,由三维坐标转化为二维坐标;

颗粒初始体积分数计算,分别获取切片区域内第一种颗粒的数量n1和第二种颗粒的数量n2,按照公式1计算第一种颗粒的体积分数V0,其中,公式1:

子域划分,将切片区域划分成若干个子域,将各子域内颗粒坐标信息分别储存;

无颗粒子域去除,去除没有颗粒的子域,保留有颗粒的子域,有颗粒子域数量记为M;

子域颗粒体积分数获取,分别获取每一个子域中的两种颗粒的数量,分别记作N1i和N2i,按照公式2计算各子域内第一种颗粒的体积分数Vi,其中,公式2:

按照公式3计算RSD法混合度RSD1,

其中,公式3:

所述Lacey法混合度的计算包括:

数据初始化,读取切片区域内颗粒三维坐标信息;

坐标简化,去除切片区域内颗粒坐标的x轴方向坐标,由三维坐标转化为二维坐标;

颗粒初始体积分数计算,分别获取切片区域内第一种颗粒的数量n1和第二种颗粒的数量n2,按照公式1计算第一种颗粒的体积分数V0,则第二种颗粒的体积分数为:1‑V0;

子域划分,将切片区域划分成若干个子域,将各子域内颗粒坐标信息分别储存;

无颗粒子域去除,去除没有颗粒的子域,保留有颗粒的子域,有颗粒子域数量记为M;

子域颗粒体积分数获取,分别获取每一个子域中的两种颗粒的数量,分别记作N1i和N2i,按照公式2计算各子域内第一种颗粒的体积分数Vi;

2

Lacey法混合度计算,按照公式4计算两种颗粒实际混合方差S ,按公式5计算完全分离

2 2

时的混合方差S0 ,按照公式6计算两种颗粒完全随机混合方差Sr ,然后按照公式7计算Lacey法混合度L,其中,公式4:

公式5:

公式6:

公式7:

所述接触数的计算包括:数据初始化,读取切片区域内颗粒三维坐标信息;

坐标简化,去除切片区域内颗粒坐标的x轴方向坐标,由三维坐标转化为二维坐标;

颗粒数量统计,分别获取切片区域内第一种颗粒的数量n1和第二种颗粒的数量n2;

距离矩阵计算,将切片区域内所有颗粒的二维坐标储存至如公式8中的二维数组P中,其中,公式8:

然后计算P与其本身的距离矩阵,按照公式9记作矩阵S,其中si,j表示第i个颗粒到第j个颗粒之间的距离,其中,公式9:

接触判断,按照公式10计算ci,j,其中,si,j为矩阵S中的元素,公式10:ci,j=si.j‑(d1+d2),若ci,j小于等于0,则记Ci,j=1,判定第i个颗粒和第j个颗粒接触,ci,j大于0,则记Ci,j=

0,判定第i个颗粒和第j个颗粒不接触,以此得到如公式11所示的判别矩阵C,其中,公式11:接触数统计,按照公式12和公式13计算同种颗粒接触数Q1和异种颗粒接触数Q2,其中,公式12:公式13:

2.根据权利要求1所述的颗粒混合过程仿真数据的处理方法,其特征在于,所述仿真数据文件包括筒体直径D、筒体长度L、第一种颗粒直径d1、第二种颗粒直径d2和所有时刻对应的颗粒三维位置坐标信息。

3.根据权利要求2所述的颗粒混合过程仿真数据的处理方法,其特征在于,所述提取颗粒三维位置坐标信息包括:通过选定切片位置x,对回转筒轴向x处进行切片得到一个饼状区域,所述饼状区域的厚度为两种颗粒直径之和的两倍,即2(d1+d2);

从选定的时刻t对应的临时文件中提取回转筒轴向x±(d1+d2)范围内的颗粒三维位置坐标信息,形成切片区域内所有颗粒的三维位置坐标信息。

4.一种颗粒混合过程仿真数据的处理系统,基于权利要求1‑3任一项所述的颗粒混合过程仿真数据的处理方法,其特征在于,包括用户操作系统(2)和后处理系统(1),后处理系统(1)接收用户操作系统(2)发出的仿真数据文件和选定数据,所述后处理系统(1)包括:输入模块(11),获取仿真数据文件,进行预处理,将仿真数据文件分割成每一时刻的仿真数据临时文件并保存;

控制模块(12),基于仿真数据文件中提取的仿真时间信息及回转筒筒长信息,生成初始时刻滑块与切片位置滑块,之后接收选定数据,所述选定数据包括选定的时刻t和切片位置x;

计算模块(13),通过每一时刻的仿真数据临时文件、回转筒及颗粒的参数,以及选定的时刻t和切片位置x,计算时刻t下切片位置x处的宏观特征,并保存;

绘图模块(14),绘制选定时刻t、切片位置x的切片截面图和颗粒系统的整体图像并保存;

显示模块(15),对计算模块提取的宏观特征结果和绘图模块保存的图像进行显示。

5.根据权利要求4所述的颗粒混合过程仿真数据的处理系统,其特征在于,所述绘制选定时刻t、切片位置x的切片截面图和颗粒系统的整体图像并保存包括:通过输入模块(11)中获得的每一时刻的仿真数据临时文件和回转筒及颗粒的参数,以及选定的时刻t,绘制时刻t下的回转筒及全部颗粒的整体图像并保存;

通过输入模块(11)中获得的每一时刻的仿真数据临时文件和回转筒及颗粒的参数,以及选定的时刻t和切片位置x,绘制时刻t下切片位置x处的颗粒系统的切片截面图像并保存;

绘制宏观特征随时间变化的折线图并保存。