1.课题背景 本课题研究内容为回转鼓内不同形状湿颗粒的流动特性。

颗粒物质是指粒径大于1μm 、分子间作用力微弱且不受布朗运动的大量固体组成的复杂体系，广泛地运用在工业、农业以及生活中，是地球上数量最多的物质之一。

由于颗粒体系存在能量耗散，每年将有大约10%的能量被浪费；此外，颗粒体系存在着个体服从牛顿定律而整体服从流体运动定律的特性，雪崩、山体滑坡、泥石流等自然灾害都由颗粒流构成，因此，对于颗粒体系流动特性的研究对于经济、工业、生活、节能减排等方面有着极其重要的意义[1-4]。

回转鼓是在化工、冶金、建材中广泛使用的回转窑的简化设备，是能够对固体物料进行物理、化学、机械处理的一种回转圆筒设备。

粒径、颗粒形状、鼓回转速度、物料填充率、物料含湿度、内置构件等因素都会对鼓内颗粒物料的停留时间、径向混合速度和轴向混合速度等流动特性产生影响[5,6]。

形状不一和流动特性复杂的湿颗粒，是一种常见的颗粒物料，研究回转鼓内不同形状湿颗粒的流动特性，对工业、农业以及生活等方面具有重要的学术意义和工程价值。

2.国内外研究现状 2.1基于离散单元法的研究现状 离散单元法DEM（Discrete Element Method）是由Cundall[7]在1971年提出的一种显示求解的数值方法，通过建立固体颗粒体系的参数化模型，对颗粒的行为进行模拟和分析，最初用于研究岩石等非连续介质的力学行为，离散单元法比较适合于离散颗粒组合体在准静态或者动态下的变形过程[8]。

Alizadeh、Bertrand [9]等评估了使用非侵入式拉格朗日放射性粒子跟踪数据模拟固体颗粒混合的DEM的准确性，通过无量纲运动方程和相应的无量纲数推导出了杨氏模量和摩擦系数对颗粒运动特性的影响。

Liu、Yang [10]通过DEM研究了液体表面张力、转速和颗粒混合的填充水平对回转鼓内湿颗粒横向混合的影响，得出颗粒混合主要由颗粒循环周期决定，Lacey混合指数随混合时间呈指数增长，但在填充水平为64%下表现最差。

Kruyt、Ye等 [11]通过DEM的模拟可视化确定了流动状态，通过扩散方程描述了纵向混合，发现扩散系数随着转速的增加而增大，但填充水平的影响则相对较小。