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基于休止角和流动能的桂枝茯苓胶囊浸膏粉离散元仿真参数标定研究

Calibration of contact parameters for discrete elemental simulation of Guizhi Fuling Capsules extract powders based on angle of repose and basic flow energy

摘要目的采用休止角和流动能作为响应值进行仿真参数的联合标定,以提高离散元法模拟桂枝茯苓胶囊(GuizhiFuling Capsules,GFC)制药过程的可靠性.方法以GFC浸膏粉和辅料糊精为研究对象,通过休止角试验和旋转剪切试验分别测量2种粉末的休止角和流动能;基于颗粒缩放原理和Hertz-Mindlin with JKRV2接触模型,以休止角与流动能为响应值进行接触模型参数的联合标定;通过Plackett-Burman试验设计筛选出对休止角与流动能模拟测定影响显著的关键接触参数,应用最陡爬坡试验明确关键接触参数范围,通过Box-Behnken设计-响应面法建立关键接触参数与模拟休止角及流动能的回归模型和设计空间,结合满意度函数法在设计空间内确定最佳关键接触参数.结果GFC浸膏粉关键接触参数最佳组合为颗粒-颗粒碰撞恢复系数0.170、颗粒-颗粒滚动摩擦系数0.800、颗粒-钢静摩擦系数0.242、Johnson-Kendall-Roberts(JKR)表面能0.125 J/m2,糊精关键接触参数最佳组合为颗粒-颗粒碰撞恢复系数0.120、颗粒-颗滚动摩擦系数0.845、颗粒-钢静摩擦系数0.130、JKR表面能0.145 J/m2;采用上述优化结果进行离散元模拟,2种粉体休止角和流动能的模拟值与实测值相对误差均小于±1％.结论与文献报道的采用单一方法进行GFC浸膏粉仿真参数标定的结果对比,证明了本方法标定的参数更加准确可靠,研究结果为GFC混合、制粒等制药过程的仿真实验奠定了基础.

作者 廖志超 ^[1] 唐雪芳 ^[2] 李焕正 ^[1] 张欣 ^[3] 徐芳芳 ^[3] 金子翔 ^[4] 肖伟 ^[3] 徐冰 ^[2] 学术成果认领

作者单位 中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室(江苏康缘药业股份有限公司/南京中医药大学),江苏南京 210000 ^[1] 北京中医药大学中药信息学系,北京 102400;北京市科委中药生产过程控制与质量评价北京市重点实验室,北京 102400 ^[2] 中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室(江苏康缘药业股份有限公司/南京中医药大学),江苏南京 210000;江苏康缘药业股份有限公司,江苏连云港 222001;中成药智能制造技术国家地方联合工程研究中心,江苏连云港 222001 ^[3] 江苏康缘药业股份有限公司,江苏连云港 222001 ^[4]