Исследование поведения частиц в потоке — различия между версиями

Версия 01:14, 26 июня 2012

Пневматическая пушка

Описание

Данная работа выполняется в рамках Гамбургского проекта при поддержке стипендиальной программы "Леонард Эйлер" немецкой службы академических обменов (DAAD).

Участники

Стипендиат: Е. Витохин

Руководители со стороны СПбГПУ: А.М. Кривцов, В.А. Кузькин

Руководители со стороны ТУГХ: С. Хайнриш, С. Антонюк

Цель работы

Рассмотрим случай полета частицы или агломерата частиц в потоке и последующее столкновение его с жесткой преградой. Необходимо исследовать: 1) вероятность разрушения, 2) распределение фрагментов частиц по размерам в зависимости от кинетической энергии удара, 3) области энергии разрушения, 4) зависимость скорости воздуха от координаты в экспериментальной установке, 5) скорости частиц в зависимости от пути, 6) зависимость скорости частиц от скорости воздуха.

Выше перечисленные цели будут достигаться с помощью экспериментов и численного моделирования.

Аннотация

В рамках данной работы необходимо исследовать деформационное поведение кластера частиц при ударе о твёрдую стенку. В качестве материала для этого исследования может быть использованы частицы из Al2O3 с диаметром 1 мм. В кластер также входит связующее из метилцелюлозы. Вероятность и механизм разрушения могут быть определены с помощью пневматической пушки (рис.) в зависимости от энергии столкновения. Прибор позволяет производить как прямое, так и косое столкновение со скоростями удара в интервале от 5 до 40 м/с.

Эти экспериментальные данные могут быть использованы для описания разрушения в рамках метода дискретных элементов. В DEM модели каждый отдельный кластер частиц должен моделироваться как одна целая сферическая частица, свойства которой должны соответствовать реальному кластеру. Разрушение кластера зависит от условий заданных в аппарате. DEM моделирование должно быть связано с методами вычислительной гидродинамики (CFD), которая описывает течение жидкой фазы в расчетной области. Основной задачей работы является исследование балланса массы при столкновении с учетом диссипации энергии. Диссипация может быть определена экспериментально с помощью опытов на удар, падение или сжатие. Механизм разрушения может быть подробно рассмотрен с помощью высокоскоростной камеры.

План работы по проекту

1. Анализ литературы
2. Смоделировать во Fluent движение потока воздуха в трубе и обтекание им стенки
3. Построить в EDEM агломерат из частиц
   • С ГЦК структурой
   • Со случайной структурой
   • Ввести дефекты
4. Ввести диссипацию в V-model
5. Расчет V-model совместно с Герц-Миндлином
6. Произвести совместные расчеты во Fluent с EDEM
7. Варьируя количество деффектов и кинетическую энергию столкновения собрать статистику и получить вероятность разрушения
8. Сравнение результатов численного моделирования и эксперимента

См. также

• Витохин Евгений
• Гамбургский проект