Текущая версия |
Ваш текст |
Строка 1: |
Строка 1: |
− | Работу выполнил студент кафедры "Теоретическая механика" [[Ибраев Динар]] ([[Группа 04]]).
| |
| == Описание == | | == Описание == |
| | | |
Строка 69: |
Строка 68: |
| <math> V = \frac{\pi R}{2} [H^2(b)-D^2]</math> - объем жидкого мостика, <math>b</math> - радиус смоченной области и <math>H(r)=D+r^2/R</math>. | | <math> V = \frac{\pi R}{2} [H^2(b)-D^2]</math> - объем жидкого мостика, <math>b</math> - радиус смоченной области и <math>H(r)=D+r^2/R</math>. |
| | | |
− | В научной работе [3] было получено следующее соотношение мгновенной кинетической энергии жидкости, окружающей частицу, при первоначальном контакте в терминах безразмерного времени <math>\tau</math> и малого параметра <math>\varepsilon</math>[4]: | + | В научной работе [4] было получено следующее соотношение мгновенной кинетической энергии жидкости, окружающей частицу, при первоначальном контакте в терминах безразмерного времени <math>\tau</math> и малого параметра <math>\varepsilon</math>[4]: |
| <math> | | <math> |
| K(\varepsilon)=\frac{4}{3}\rho_w R^3 u_0^2 \varepsilon^3(1-0.35\varepsilon-0.176\varepsilon^2)+O(\varepsilon^6);\\ | | K(\varepsilon)=\frac{4}{3}\rho_w R^3 u_0^2 \varepsilon^3(1-0.35\varepsilon-0.176\varepsilon^2)+O(\varepsilon^6);\\ |
Строка 140: |
Строка 139: |
| В ABAQUS моделировался удар частицы о твердую поверхность, в STAR-CCM+ – взаимодействие частицы с жидкостью. В качестве материала использовалось стекло:<math>\rho_p=2500</math> кг/м<math>^3</math>, <math>E=71.4</math> ГПа, <math>\nu=0.25</math>. | | В ABAQUS моделировался удар частицы о твердую поверхность, в STAR-CCM+ – взаимодействие частицы с жидкостью. В качестве материала использовалось стекло:<math>\rho_p=2500</math> кг/м<math>^3</math>, <math>E=71.4</math> ГПа, <math>\nu=0.25</math>. |
| | | |
− | В результате численного моделирования были получены значения коэффициента восстановления, которые недостаточно хорошо согласуются с остальными результатами работы. Это можно объяснить недостаточно мелкой сеткой, малым количеством итераций при моделировании жидкости. | + | В результате численного моделирования были получены значения коэффициента восстановления. |
| | | |
| {|align="center" | | {|align="center" |
Строка 146: |
Строка 145: |
| |[[Файл:Ibraev_Allplot.png|400px|thumb|Результаты эксперимента, численного и аналитического моделирования]] | | |[[Файл:Ibraev_Allplot.png|400px|thumb|Результаты эксперимента, численного и аналитического моделирования]] |
| |} | | |} |
− |
| |
− | == Результаты ==
| |
− |
| |
− | * Экспериментальное определение коэффициента восстановления при прямом ударе частицы о твердую поверхность, покрытую тонким слоем жидкости. Эксперименты проводились в лаборатории института твердых частиц (Solid Process Engineering) Гамбургского технического университета [http://www.spe.tu-harburg.de (TUHH)]. Всего было проведено 2000 испытаний, включающие в себя удары частиц о смоченную поверхность и сухие удары. В экспериментах варьировались скорость частицы до удара и толщина слоя жидкости. Была модернизирована программа по обработке экспериментальных данных: добавлена возможность обработки изображений с двух камер, наложены фильтры по улучшению качества изображений и автоматизирован вывод данных.
| |
− |
| |
− | * Построение аналитической модели для определения коэффициента восстановления частицы при ударе. Было получено, что влиянием сил вязкости, сопротивления и Архимеда можно пренебречь по сравнению с остальными действующими силами. Результаты дан-ной модели хорошо согласуются с результатами эксперимента c по-грешностью не более 5%.
| |
− |
| |
− | * Численное моделирование процесса удара, которое позволило учесть такие тонкие эффекты, как смачивание, вязкость и сопротивление жидкости. Для численной реализации задачи были изучены следующие конечно-элементные системы, позволяющие решать сопряженную задачу: ANSYS Mechanical и ANSYS CFX, ABAQUS и STARCCM+. Было обнаружено, что ANSYS CFX, в отличие от STAR-CCM+, не позволяет учесть капиллярные силы, которые оказывают большое влияние на потерю энергии при ударе. Поэтому для моделирования задачи использовалось сопряжение ABAQUS и STAR-CCM+.
| |
− |
| |
− | При сравнении результатов эксперимента, аналитической и численной моделей было получено, что коэффициент восстановления увеличивается с ростом скорости удара и при определенной скорости принимает постоянное значение. С увеличением толщины слоя жидкости коэффициент восстановления уменьшается, что вызвано потерей энергии, затраченной на образование и растяжение жидкого мостика. При сухих ударах было получено, что коэффициент восстановления не меняется с ростом скорости удара. Полученные результаты имеют важную роль при дальнейшем изучении взаимодействия частиц в присутствии жидкой фазы и будут переданы в TUHH для моделирования процесса грануляции и разработки
| |
− | гранулирующего устройства.
| |
− |
| |
− | == Литература ==
| |
− |
| |
− | [1] S. Antonyuk, S. Heinrich, and S. Palzer. Impact behaviour of particles with liquid films: energy dissipation and sticking criteria. ''In The 13th International Conference on Fluidization - New Paradigm in Fluidization Engineering'', 2010.
| |
− |
| |
− | [2] O. Pitois, P. Moucheront, and X. Chateau. Rupture energy of a pendular liquid bridge. ''European Physical Journal B'', 23:79–86, 2001.
| |
− |
| |
− | [3] T. Miloh. On the initial-stage slamming of a rigid sphere in a vertical water entry. ''Applied Ocean Research'', 13:43–48, 1991
| |
− |
| |
− | == См. также ==
| |
− | *[[Ибраев Динар]]
| |
− | *[[Гамбургский проект]]
| |
− |
| |
− | [[Category: Студенческие проекты]]
| |