Моделювання руху зсувного шару зернистого заповнення обертової камери

Автор(и)

  • Yuriy Naumenko Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна, 33028, Україна https://orcid.org/0000-0003-3658-3087
  • Volodymyr Sivko Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-4826-6601

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.107242

Ключові слова:

зернисте заповнення, обертова камера, зсувний шар, гравітаційна течія, розподіл швидкостей

Анотація

Розглянуто задачу визначення усталеного гравітаційного руху зсувного шару зернистого заповнення циліндричної камери, що обертається навколо горизонтальної осі. Поведінку заповнення описано за допомогою осереднених величин. Застосовано пластичну реологічну модель зернистого середовища. На основі розрахунку напружено-деформованого стану визначено розподіл зсувних швидкостей по нормалі до напряму течії шару. Виявлено залежності профілю швидкостей зсувного шару від кінематичного, геометричних та реологічних параметрів системи

Біографії авторів

Yuriy Naumenko, Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна, 33028

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання

Volodymyr Sivko, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Доктор технічних наук, професор

Кафедра машин і обладнання технологічних процесів

Посилання

  1. Andreev, S. E., Perov, V. A., Zverevich, V. V. (1980). Droblenie, izmel'chenie i grohochenie poleznyh iskopaemyh. Moscow: Nedra, 415.
  2. Naumenko, Yu. V. (1999). The antitorque moment in a partially filled horizontal cylinder. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 33 (1), 91–95.
  3. Naumenko, Yu. V. (2000). Determination of rational rotation speeds of horizontal drum machines. Metallurgical and Mining Industry, 5, 89–92.
  4. Brewster, R., Grest, G. S., Levine, A. J. (2009). Effects of cohesion on the surface angle and velocity profiles of granular material in a rotating drum. Physical Review E, 79 (1). doi: 10.1103/physreve.79.011305
  5. Third, J. R., Scott, D. M., Scott, S. A., Muller, C. R. (2010). Tangential velocity profiles of granular material within horizontal rotating cylinders modelled using the DEM. Granular Matter, 12 (6), 587–595. doi: 10.1007/s10035-010-0199-2
  6. Demagh, Y., Ben Moussa, H., Lachi, M., Noui, S., Bordja, L. (2012). Surface particle motions in rotating cylinders: Validation and similarity for an industrial scale kiln. Powder Technology, 224, 260–272. doi: 10.1016/j.powtec.2012.03.002
  7. Cheng, N.-S., Zhou, Q., Keat Tan, S., Zhao, K. (2011). Application of incomplete similarity theory for estimating maximum shear layer thickness of granular flows in rotating drums. Chemical Engineering Science, 66 (12), 2872–2878. doi: 10.1016/j.ces.2011.03.050
  8. Pignatel, F., Asselin, C., Krieger, L., Christov, I. C., Ottino, J. M., Lueptow, R. M. (2012). Parameters and scalings for dry and immersed granular flowing layers in rotating tumblers. Physical Review E, 86 (1). doi: 10.1103/physreve.86.011304
  9. Felix, G., Falk, V., D’Ortona, U. (2007). Granular flows in a rotating drum: the scaling law between velocity and thickness of the flow. The European Physical Journal E, 22 (1), 25–31. doi: 10.1140/epje/e2007-00002-5
  10. Hsu, L., Dietrich, W. E., Sklar, L. S. (2008). Experimental study of bedrock erosion by granular flows. Journal of Geophysical Research, 113 (F2). doi: 10.1029/2007jf000778
  11. Cheng, N.-S. (2012). Scaling law for velocity profiles of surface granular flows observed in rotating cylinders. Powder Technology, 218, 11–17. doi: 10.1016/j.powtec.2011.11.017
  12. Orpe, A. V., Khakhar, D. V. (2007). Rheology of surface granular flows. Journal of Fluid Mechanics, 571, 1. doi: 10.1017/s002211200600320x
  13. Aissa, A. A., Duchesne, C., Rodrigue, D. (2012). Transverse mixing of polymer powders in a rotary cylinder part I: Active layer characterization. Powder Technology, 219, 193–201. doi: 10.1016/j.powtec.2011.12.040
  14. Mandal, S., Khakhar, D. V. (2017). An experimental study of the flow of nonspherical grains in a rotating cylinder. AIChE Journal. doi: 10.1002/aic.15772
  15. Sanfratello, L., Caprihan, A., Fukushima, E. (2006). Velocity depth profile of granular matter in a horizontal rotating drum. Granular Matter, 9 (1-2), 1–6. doi: 10.1007/s10035-006-0023-1
  16. Alizadeh, E., Dube, O., Bertrand, F., Chaouki, J. (2013). Characterization of Mixing and Size Segregation in a Rotating Drum by a Particle Tracking Method. AIChE Journal, 59 (6), 1894–1905. doi: 10.1002/aic.13982
  17. Chou, H. T., Chou, S. H., Hsiau, S. S. (2014). The effects of particle density and interstitial fluid viscosity on the dynamic properties of granular slurries in a rotating drum. Powder Technology, 252, 42–50. doi: 10.1016/j.powtec.2013.10.034
  18. Rasouli, M., Bertrand, F., Chaouki, J. (2014). A multiple radioactive particle tracking technique to investigate particulate flows. AIChE Journal, 61 (2), 384–394. doi: 10.1002/aic.14644
  19. Govender, I., Pathmathas, T. (2016). A positron emission particle tracking investigation of the flow regimes in tumbling mills. Journal of Physics D: Applied Physics, 50 (3), 035601. doi: 10.1088/1361-6463/aa5125
  20. Rasouli, M., Dube, O., Bertrand, F., Chaouki, J. (2016). Investigating the dynamics of cylindrical particles in a rotating drum using multiple radioactive particle tracking. AIChE Journal, 62 (8), 2622–2634. doi: 10.1002/aic.15235
  21. Sheng, L.-T., Chang, W.-C., Hsiau, S.-S. (2016). Influence of particle surface roughness on creeping granular motion. Physical Review E, 94 (1). doi: 10.1103/physreve.94.012903
  22. Alizadeh, E., Bertrand, F., Chaouki, J. (2013). Comparison of DEM results and Lagrangian experimental data for the flow and mixing of granules in a rotating drum. AIChE Journal, 60 (1), 60–75. doi: 10.1002/aic.14259
  23. Komossa, H., Wirtz, S., Scherer, V., Herz, F., Specht, E. (2014). Transversal bed motion in rotating drums using spherical particles: Comparison of experiments with DEM simulations. Powder Technology, 264, 96–104. doi: 10.1016/j.powtec.2014.05.021
  24. Schlick, C. P., Fan, Y., Umbanhowar, P. B., Ottino, J. M., Lueptow, R. M. (2015). Granular segregation in circular tumblers: theoretical model and scaling laws. Journal of Fluid Mechanics, 765, 632–652. doi: 10.1017/jfm.2015.4
  25. Santos, D. A., Dadalto, F. O., Scatena, R., Duarte, C. R., Barrozo, M. A. S. (2015). A hydrodynamic analysis of a rotating drum operating in the rolling regime. Chemical Engineering Research and Design, 94, 204–212. doi: 10.1016/j.cherd.2014.07.028
  26. Santos, D. A., Barrozo, M. A. S., Duarte, C. R., Weigler, F., Mellmann, J. (2016). Investigation of particle dynamics in a rotary drum by means of experiments and numerical simulations using DEM. Advanced Powder Technology, 27 (2), 692–703. doi: 10.1016/j.apt.2016.02.027
  27. Ryazhskykh, V. Y., Chernukhyn, Yu. V. (2000). Statsyonarnoe hravytatsyonnoe dvyzhenye sypuchey sredy. Teoret. osnovy khym. tekhnolohyy, 34, 5, 553-554.
  28. Dolgunin, V. N., Borshchev, V. Ya. (2005). Bystrye gravitacionnye techeniya zernistyh materialov: tekhnika izmereniya, zakonomernosti, tekhnologicheskoe primenenie. Moscow: Izd-vo Mashinostroenie-1, 112.
  29. Govender, I. (2016). Granular flows in rotating drums: A rheological perspective. Minerals Engineering, 92, 168–175. doi: 10.1016/j.mineng.2016.03.021
  30. Geniev, G. A. (1958). Voprosy dinamiki sypuchey sredy. Moscow: Gosstroyizdat, 122.
  31. Naumenko, Y. (2017). Modeling of fracture surface of the quasi solid-body zone of motion of the granular fill in a rotating chamber. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (86)), 50–57. doi: 10.15587/1729-4061.2017.96447

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-08-22

Як цитувати

Naumenko, Y., & Sivko, V. (2017). Моделювання руху зсувного шару зернистого заповнення обертової камери. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (88), 57–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.107242

Номер

Том 4 № 7 (88) (2017): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Yuriy Naumenko, Volodymyr Sivko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.