| Текущая версия |
Ваш текст |
| Строка 2: |
Строка 2: |
| | == Описание == | | == 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).
| + | Данная работа выполняется в рамках [[Гамбургский проект | Гамбургского проекта]] при поддержке степендиальной программы "Леонард Эйлер" немецкой службы академических обменов (DAAD). |
| | | | |
| | == Участники == | | == Участники == |
| Строка 14: |
Строка 14: |
| | == Цель работы == | | == 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.
| + | Целью данной работы является описание процесса разрушения при столкновении частиц с помощью эксперимента с использованием пневматической пушки и DEM моделирования. |
| − | | |
| − | Выше перечисленные цели будут достигаться с помощью экспериментов и численного моделирования.
| |
| | | | |
| | == Аннотация == | | == 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. | + | 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.
| |
| − | | |
| − | == 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
| |
| − | | |
| − | ==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.
| |
| | | | |
| | + | 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. |
| | | | |
| − | == См. также == | + | == План работы по проекту == |
| − | *[[Витохин Евгений]]
| |
| − | *[[Гамбургский проект]]
| |
| | | | |
| − | [[Category: Студенческие проекты]]
| + | # Анализ литературы |
| | + | # Численное моделирование в EDEM |
| | + | # Экспериментальная работа |
| | + | # Сравнение результатов численного моделирования и эксперимента |
