颗粒物质的流动表现出类固-类液的特性,常被视作物质的第四形态,激起了研究学者的广泛关注。其中颗粒物质的密集流动、二元混合分离、静态堆积、结拱堵塞等更是研究的热点和难点。颗粒物质的贮存及转运是生产加工过程中不可或缺的工艺环节,它使不同功能的工艺设备和生产环节联结贯通,使生产加工连续、高效的进行。料仓做为贮存散体的主要设施,其还具有平衡工艺、均化物料以及紧急存放物料等功能。为了保障料仓的安全运转、提高生产效率对料仓内颗粒流动特性的研究具有重要的实际意义和科研价值。颗粒物质在料仓内的流动往往表现出脉动特性,甚至引起料仓振动、“料仓音乐”等动态特性。但是受实验手段方法的限制,有关料仓内颗粒脉动引起的动态特性的研究依然停留在噪声、能够发生“料仓音乐”的最小决定性高度和影响颗粒脉动的因素等简单的表面现象上,无法剖析料仓内部的深刻变化,更不能顾全料仓内所有颗粒的运动状态和规律。为此,本文基于离散元方法模拟变料仓半锥角和颗粒与壁面间摩擦系数的三维深仓卸料实验,通过颗粒平均速度表征颗粒脉动,以法向力表示颗粒间接触力,研究发现了顶层颗粒间接触力周期性消失现象,并围绕该现象展开了研究,研究主要结论如下:(1)卸料开始后颗粒开始脉动,整个卸料时间内速度波动表现出两种显著不同波形,一种卸料前期的大振幅、波峰波谷清晰可辨的周期性波动,另一种是卸料后期的小振幅、峰值无法辨识的无规律波动。接触力消失现象在卸料前期的剧烈脉动时段内发生,该现象发生的时刻是速度波动的波峰时刻,亦是顶层颗粒间位移差最大的时刻。(2)顶面颗粒层做自由落体运动是产生接触力消失的主要原因,可以通过颗粒受力矢量图判断发生该现象的范围。(3)储料底端速度波动是小振幅无规律的波动,卸料前期后期波形相似;越靠近储料顶端,颗粒平均速度越小,但波动振幅越大,波峰波谷亦可清晰辨识,表现出更强的周期性波动,卸料前期和后期越表现出两种显著不同的波形。(4)颗粒脉动剧烈程度随着半锥角的增大逐渐减弱,45°之前脉动程度减弱更快。半锥角越大接触力消失现象的发生频率和持续时间越小;较小的摩擦系数不会引起接触力消失现象。(5)料仓最大动压所在的位置是料斗和圆筒部结合处向上1/3处。