Исследование поведения частиц в потоке — различия между версиями

Версия 01:28, 26 июня 2012

Пневматическая пушка

Описание

Это исследование представляет собой вторую часть магистерской работы Евгения Витохина - Разработка аналитический и компьютерных моделей для описания динамических процессов в полимерах и агломератах частиц . 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 зерна кофе и измельченное кофе. 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

1. Исследование газодинамики двухфазного потока пневматической пушки
   • Построение компьютерной модели пневматической пушки и разбиение ее на сетку
   • Моделирование во Fluent движение потока воздуха в трубе и обтекание им стенки
   • Построение силы сопротивления с помощью полученных скоростей воздуха из расчета в Fluent
   • Расчет движения частиц в пневматической пушке под действием силы сопротивления
   • Сопряженный расчет в Fluent и EDEM
2. Исследование разрушения частиц
   • Подготовка пробы
   • Испытание на удар зерен кофе и измельченного кофе с помощью пневматической пушки
   • Нахождение функции распределения и плотности распределения частиц
   • Определение зависимости скоростей частиц от скорости воздуха
   • Нахождение вероятности разрушения частиц в зависимости от кинетической энергии удара

См. также

• Витохин Евгений
• Гамбургский проект