散体物料是由大量离散的颗粒组成的一个复杂系统,人们的日常生活中随处可见,如粮食、药片、食盐、味精、沙子、石子等。散体物料的混合过程是应用散体物料的一个重要操作单元,在工业生产操作中处于核心工段。研究散体物料混合,提高散体物料混合的效率以及物料混合后的均匀性等是研究者们一直关注的问题。以往,大多采用实验的方法进行研究,而缺乏对物料颗粒微观运动特性的了解,对物料的混合机理尚不十分清楚。随着科学技术和计算机技术的发展,数值计算方法得到快速而广泛的应用,其中基于离散颗粒介质动力学的离散单元法(Discrete Element Method,DEM)在不断的发展和完善,在模拟这类散体颗粒运动特性方面的问题有着显著的优势。本文以沙子和石子为研究载体,通过实验研究和数值仿真的方法对沙子和石头在对在回转筒内的混合情况进行分析;研究了回转速度、物料填充率、物料投放次序以及筒体结构对物料混合均匀程度的影响,并研究了参数的优化组合。具体内容如下:(1)介绍了散体物料以及其研究现状、散体物料混合过程研究的主要内容及其研究方法;(2)通过对沙子与石子进行密度测量实验、回弹实验以及直剪实验等,测定了密度、恢复系数、摩擦系数等参数;然后对其进行V型箱和L型箱实验,观察颗粒的流动堆积过程;建立对应的离散元仿真模型,通过对比实验和模拟仿真结果,校准离散元模型中颗粒的接触参数;(3)设计了水平回转筒物料混合实验台,采用重复停机取样进行实验,设计了多个运动工况,研究回转筒转速、物料填充率、物料投放次序以及筒体结构对物料混合的影响;(4)利用离散元模拟以及正交试验设计,选取混合时间和混合后接触颗粒数率两个试验指标,研究分析了物料填充率、转速、回转筒的直径和筒体结构对物料混合的影响。