Моделювання швидкості сходження сипкого матеріалу з обертового конусного диску в умовах надлишкового тиску
DOI:
https://doi.org/10.64165/journal-ts.2025.26.213-221Ключові слова:
моделювання, дозатор-змішувач, конусний диск, надлишковий тиск, дослідження, дозування, метод Рунге-Кутта, швидкістьАнотація
У статті представлено математичну модель переміщення елементарної частинки сипкого матеріалу на конусному диску, що обертається зі сталою кутовою швидкістю. Досліджено вплив надлишкового тиску в зоні дозування на траєкторію та динаміку руху частинок. У моделюванні враховано сили тяжіння, тертя, відцентрову та Коріолісову силу, а також вертикальну складову сили тиску. Проведено числове моделювання, результати якого дозволяють обґрунтувати конструкційні та режимні параметри багатокомпонентного дозатора-змішувача для забезпечення рівномірної подачі компонентів. Результати можуть бути використані при проєктуванні ефективних систем змішування сипких матеріалів у хімічній, харчовій та будівельній промисловості.
Посилання
1. Chou C. S., Lee J. H., Chang C. C. Studies on the Flow of Granular Materials in Bunkers and Silos. Powder Technology. 2000. Vol. 109(1). pp. 44-51.
2. Longhi E., Concejero A. C., Morales R. Numerical simulation of granular material flow in a silo. Journal of Fluids Engineering. 2002. Vol. 124(2). pp. 303-310.
3. Chen J. F., Zhang J. F., Liu F. D. Discrete Element Method for Granular Flow Simulation. Journal of Engineering Science and Technology. 2006. Vol. 32(4). pp. 233-245.
4. González-Montellano C., Pérez-Rocha J. F. The Effect of Insertions in the Flow of Granular Materials. Powder Handling and Processing. 2012. Vol. 24(2). pp. 102-108.
5. Magalhães F. G., Costa R. P., Tavares P. A. Influence of Hopper Geometry on Granular Flow. Powder Technology. 2016. Vol. 302. pp. 74-84.
6. Zuriguel I., García-Rojo J. P., Maza D. Experimental and Numerical Studies of Granular Flows in Silos. Physical Review E. 2014. Vol. 89(5). pp. 536-540.
7. Cleary P. W., Sawley, M. L. DEM Modeling of Industrial Granular Flows. Proceedings of the 10th International Conference on Numerical Methods in Geomechanics. 2002. pp. 823-834.
8. Zhu H., Yu A. Numerical Simulation of Granular Flow with the Discrete Element Method. Chemical Engineering Science. 2003. Vol. 58(6). pp. 1135-1145.
9. Landry J. W., Lee G. M., Gorman J. D. Stress and Flow of Granular Materials in Silos. Journal of Engineering Mechanics. 2004. Vol. 130(1). pp. 22-30.
10. Guo J., Zhao Y., Wu J. B. Simulation of Heat and Mass Transfer in Granular Materials. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. Vol. 68. pp. 248-257.
11. An H. Q., Yang X. W., Chen Z. P. Granular Flow Behavior under High-Pressure Conditions. Powder Technology. 2021. Vol. 378. pp. 567-578.
12. Wu Y. P., Sun J. Q., Gao H. T. Simulation of Granular Materials under Excessive Pressure. Journal of Engineering Materials and Technology. 2022. Vol. 144. pp. 101-110.
13. Kobylka R., Przymus S., Szwed T. Modeling of Granular Flow for Different Pressures. Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 37. pp. 89-97.
14. Bembenek M., Gromek J., Malinowski P. Numerical Investigation of Granular Flow with Varying Pressures. International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Vol. 105. pp. 98-108.
15. Karwat B., Socha A. M., Żuraw D. Influence of Particle Size on Granular Flow Characteristics in Silos. Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 240. pp. 182-192.
16. Baiul K., Garkushin V. D., Kasyanov V. M. Numerical Simulation of Granular Flow in Bunkers under High Pressure. Powder Technology. 2023. Vol. 344. pp. 20-30.
17. Boikov A. V., Peshkov Y. I., Pukinel V. A. Numerical Simulation of Particle Motion in Rotating Conical Disks. Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics. 2018. Vol. 44(7). pp. 129-139.
18. Hlosta J., Goma P., Dziubinski M. Analysis of Granular Flow in Rotating Disk Systems. Advances in Powder Technology. 2020. Vol. 31(3). pp. 385-395.
19. Gella D., Górka B., Chmiel W. Kinematics of Granular Flow in Centrifugal Devices. Chemical Engineering Science. 2017. Vol. 154. pp. 347-356.
20. Wang X. W., Zhang Z. P., Zhao L. R. Granular Flow Modeling under Excessive Pressure in Conical Silos. Powder Handling and Processing. 2013. Vol. 26. pp. 200-212.
21. Sun W. W., Li J. X., Zhang C. F. Discrete Element Modeling of Granular Flow with High-Pressure Conditions. Powder Technology. 2020. Vol. 376. pp. 127-135.
22. Wang P. J., Song J. F., Liu Z. X. Modeling the Impact of Pressure on Granular Flow in Bunkers. Journal of Mechanical Science and Technology. 2016. Vol. 30(3). pp. 1234-1242.
23. Дмитрів В.Т., Дмитрів І.В., Городняк Р.В., Саган О.Я. Моделювання сходження сипкого матеріалу з відцентрового конусного дискового дозатора. Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні. 2021. Вип. 55. С. 43-51. https://doi.org/10.23939/istcipa2021.55.043
