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筒倉用於糧食中轉及倉儲被廣泛應用。針對目前筒倉存在糧食自動分級嚴重，破碎高，通風降溫難，熏蒸殺蟲難，倉內測溫電纜和固定設施易損壞，出倉動態壓力大倉壁易開裂影響筒倉使用壽命，使得在糧食儲藏過程中頻頻發生結頂掛壁與糧食霉壞等問題，嚴重影響了筒倉的安全儲糧。

糧食的卸糧環節為糧食儲運的關鍵環節，為高效生產、節約能源、減少糧食破碎，筒倉內部增加輔助裝置，中心減壓降碎為其中一種。中心減壓降碎具有導流作用，筒倉內部料流狀態是否改變，倉體側壁承受壓力是否改變，都需要得到驗證。

基於離散元理論的EDEM 軟體，可以有效地解決糧食工程領域的一些難點問題。本文綜合國內外相關設備特點，提出一種新型的多功能中心減壓管裝置在糧食筒倉領域得到應用。

糧食工程

挑戰：

如何準確標定糧食的接觸參數；

如何科學地對糧食的宏觀流態、流速及卸料質量進行解讀。

Altair 解決方案：

運用Altair ^® EDEM ^™對不同設計的筒倉進行模擬分析，使用流量統計、速度統計功能及可視化功能對結果進行科學解讀。

優點：

分析了糧食的卸料過程，積累了科學的統計方法；

研究了不同的裝置卸料過程的流動規律和側壁壓力，為設計提供參考依據；

增加方案驗證手段，節約大量實驗成本。

鄭州中糧科研設計院有限公司（原國家糧食儲備局鄭州科學研究設計院）創建於1965年，是中國糧食行業歷史悠久的專業科研設計單位，具有雙甲級資質（商物糧和建築行業），是AAA誠信單位榮譽的高新技術企業。倡導以技術、服務為核心競爭力的科研、設計、工程、裝備相互依託的商業模式，提供糧食倉儲、物流、加工、糧食乾燥、民用建築等領域科技研發、規劃、諮詢、設計、工程承包、裝備製造全產業鏈整體解決方案。

該公司具有工程諮詢、工程設計、工程承包、工程監理、機電設備安裝資質，具有建築施工安全生產許可證和壓力管道設計許可證，是本行業第一家通過質量、環境、職業健康安全“三標一體化”管理體系認證的單位；擁有國家級權威檢測機構、國家級工程實驗室、國家級物流工程技術研究中心。並且，公司完成國內外工程設計及承包項目3000餘項，獲國家、部、省級優設計獎66項；完成國家、部、省級科研課題270餘項，獲國家、部、省級科學技術進步獎115項，主持編寫國家標準50項，獲得專利62項。連續多年被評為行業“優秀企業”，是中國糧食流通工程領域研究設計的領導者和主力軍。

首先，實際筒倉需要儲運各種各樣的糧食，糧食形狀複雜多樣，卸料過程與糧食顆粒的力學性質息息相關。如何建立糧食顆粒的離散元模型，並選取科學的實驗對材料的接觸參數進行標定顯得尤為重要。

其次，卸料過程是一個很難通過多種指標進行表徵的動態過程。這個過程必須利用軟體的高級後處理功能才能對卸料的宏觀流態、卸料平均流速及卸料質量進行統計。

如何科學地設計顆粒參數對標實驗和卸料過程的模擬實驗？如何科學地使用流量統計、速度統計功能及可視化功能對模擬結果進行解讀？如何更好地為筒倉的卸糧裝置設計提供參考依據？這些都是擺在設計工程師們面前的種種挑戰。

運用EDEM 對不同設計的筒倉進行數值模擬

糧食顆粒材料標定實驗

由於實際筒倉非常大，實驗和模擬都比較困難。這裡對筒倉進行等比例縮放，重新設計了帶有中心減壓管的和無中心減壓管的實驗裝置，針對不同糧食的裝料和卸料過程進行實驗和模擬。

通過模擬對有無中心減壓管的兩種筒倉物料卸料的宏觀流態、卸料平均流速及卸料質量進行了對比，可以發現無中心減壓管的筒倉卸料過程主要以整體流動為主，帶有中心減壓管的筒倉卸料以管狀流動為主。中心減壓管起到導流作用，使得卸料過程更加流暢。

有中心減壓管筒倉試驗卸料過程

有中心減壓管筒倉模擬卸料過程

左圖:無中心減壓卸料模擬截圖

右圖:有中心減壓卸料模擬截圖

同時對兩種設計的筒倉側壁壓力進行了分析，通過分層統計可以發現筒倉側壁最大壓力值在錐鬥的上部，在卸料過程中無中心減壓管的筒倉側壁82%高度上超壓現象更明顯。有中心減壓管筒倉的最大壓力值小於無中心減壓管的靜態及動態卸載壓力值。

有無中心減壓管筒倉側壁壓力分析

本案例基於EDEM 對筒倉內帶有輔助裝置的卸料過程進行模擬分析，利用軟體的流量統計、速度統計功能及可視化功能對模擬結果進行科學的解讀。通過分析帶有中心減壓管的筒倉側壁壓力和流動模式，為筒倉設計提供理論支撐。

Altair（納斯達克股票代碼：ALTR）是一家全球技術公司，在模擬、高性能計算(HPC) 和人工智能(AI) 等領域提供軟體和雲解決方案。Altair 能使跨越廣泛行業的企業們在連接的世界中更高效地競爭，並創造更可持續的未來。

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