Редактирование: Исследование поведения частиц в потоке

[[Файл:Apparat.jpg|400px|thumb|Пневматическая пушка]]
== Описание == 

Это исследование представляет собой вторую часть магистерской работы [[Витохин Евгений | Евгения Витохина]] - [[Разработка аналитических и компьютерных моделей для описания динамических процессов в полимерах и агломератах частиц ]]. Данная работа выполняется в рамках [[Гамбургский проект | 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.

== Содержание работы ==

# 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
# 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]]

[[Category: Студенческие проекты]]
@@ Строка 38: / Строка 38: @@
 #* Определение зависимости скоростей частиц от скорости воздуха
 #* Нахождение вероятности разрушения частиц в зависимости от кинетической энергии удара
-==Результаты==
-Проведено численное и экспериментальное исследование движения и разрушения частиц и их агломератов.
-В ходе численного моделирования было изучено движение воздуха и частиц в пневматической пушке. Решена газодинамическая задача и определена аналитическая зависимость скорости воздуха от координаты. Построена сила аэродинамического сопротивления. С использованием двух различных численных методов решена задача о движении частиц в пневматической пушке (методом дискретных элементов под действием силы сопротивления и методом сопряженного решения) и получена зависимость скорости частиц от координаты.
-В итоге экспериментального исследования был изучен процесс разрушения агломератов частиц при соударении их с жесткой стенкой в пневматической пушке. Были получены функции распределения и плотности распределения частиц в зависимости от их размеров после удара. С помощью высокоскоростной камеры и лазерных детекторов определена зависимость скорости частиц от скорости воздуха в ускорительной трубе и камере удара и вычислена вероятность разрушения в зависимости от кинетической энергии удара частиц.
 == См. также ==