Моделювання картини руху зернистого заповнення у поперечному перерізі 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

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110444

Ключові слова:

зернисте заповнення, обертова камера, трифазний режим руху, картина руху, візуалізація

Анотація

Розглянуто задачу визначення картини усталеного трифазного режиму руху зернистого заповнення у поперечному перерізі циліндричної камери, що обертається навколо горизонтальної осі. Застосовано аналітико-експериментальний метод дослідження. Визначено положення квазітвердотільної зони невільного падіння і зсувного шару заповнення та розподіл швидкостей у нормальних перерізах потоків. Виявлено залежності характеристик картини руху від параметрів системи. Результати розрахунку картин добре збігаються із експериментальними даними

Біографія автора

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

Посилання

  1. Naumenko, Yu. V. (1999). The antitorque moment in a partially filled horizontal cylinder. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 33 (1), 91–95.
  2. Naumenko, Yu. V. (2000). Determination of rational rotation speeds of horizontal drum machines. Metallurgical and Mining Industry, 5, 89–92.
  3. Liu, X., Ge, W., Xiao, Y., Li, J. (2008). Granular flow in a rotating drum with gaps in the side wall. Powder Technology, 182 (2), 241–249. doi: 10.1016/j.powtec.2007.06.029
  4. Yang, R. Y., Yu, A. B., McElroy, L., Bao, J. (2008). Numerical simulation of particle dynamics in different flow regimes in a rotating drum. Powder Technology, 188 (2), 170–177. doi: 10.1016/j.powtec.2008.04.081
  5. Liu, P. Y., Yang, R. Y., Yu, A. B. (2013). DEM study of the transverse mixing of wet particles in rotating drums. Chemical Engineering Science, 86, 99–107. doi: 10.1016/j.ces.2012.06.015
  6. Lu, G., Third, J. R., Müller, C. R. (2014). Effect of wall rougheners on cross-sectional flow characteristics for non-spherical particles in a horizontal rotating cylinder. Particuology, 12, 44–53. doi: 10.1016/j.partic.2013.03.003
  7. Cleary, P. W. (2015). A multiscale method for including fine particle effects in DEM models of grinding mills. Minerals Engineering, 84, 88–99. doi: 10.1016/j.mineng.2015.10.008
  8. Lu, G., Third, J. R., Müller, C. R. (2015). Discrete element models for non-spherical particle systems: From theoretical developments to applications. Chemical Engineering Science, 127, 425–465. doi: 10.1016/j.ces.2014.11.050
  9. Qi, H., Xu, J., Zhou, G., Chen, F., Ge, W., Li, J. (2015). Numerical investigation of granular flow similarity in rotating drums. Particuology, 22, 119–127. doi: 10.1016/j.partic.2014.10.012
  10. Norouzi, H. R., Zarghami, R., Mostoufi, N. (2015). Insights into the granular flow in rotating drums. Chemical Engineering Research and Design, 102, 12–25. doi: 10.1016/j.cherd.2015.06.010
  11. Zhang, Z., Gui, N., Ge, L., Li, Z. (2017). Numerical study of mixing of binary-sized particles in rotating tumblers on the effects of end-walls and size ratios. Powder Technology, 314, 164–174. doi: 10.1016/j.powtec.2016.09.072
  12. Gui, N., Yang, X., Tu, J., Jiang, S. (2017). Numerical simulation and analysis of mixing of polygonal particles in 2D rotating drums by SIPHPM method. Powder Technology, 318, 248–262. doi: 10.1016/j.powtec.2017.06.007
  13. Ma, H., Zhao, Y. (2017). Modelling of the flow of ellipsoidal particles in a horizontal rotating drum based on DEM simulation. Chemical Engineering Science, 172, 636–651. doi: 10.1016/j.ces.2017.07.017
  14. Wachs, A., Girolami, L., Vinay, G., Ferrer, G. (2012). Grains3D, a flexible DEM approach for particles of arbitrary convex shape – Part I: Numerical model and validations. Powder Technology, 224, 374–389. doi: 10.1016/j.powtec.2012.03.023
  15. Gan, J. Q., Zhou, Z. Y., Yu, A. B. (2016). A GPU-based DEM approach for modelling of particulate systems. Powder Technology, 301, 1172–1182. doi: 10.1016/j.powtec.2016.07.072
  16. Zhong, W., Yu, A., Liu, X., Tong, Z., Zhang, H. (2016). DEM/CFD-DEM Modelling of Non-spherical Particulate Systems: Theoretical Developments and Applications. Powder Technology, 302, 108–152. doi: 10.1016/j.powtec.2016.07.010
  17. Li, S., Yao, Q., Chen, B., Zhang, X., Ding, Y. L. (2007). Molecular dynamics simulation and continuum modelling of granular surface flow in rotating drums. Chinese Science Bulletin, 52 (5), 692–700. doi: 10.1007/s11434-007-0069-4
  18. Zheng, Q. J., Yu, A. B. (2015). Modelling the granular flow in a rotating drum by the Eulerian finite element method. Powder Technology, 286, 361–370. doi: 10.1016/j.powtec.2015.08.025
  19. Delele, M. A., Weigler, F., Franke, G., Mellmann, J. (2016). Studying the solids and fluid flow behavior in rotary drums based on a multiphase CFD model. Powder Technology, 292, 260–271. doi: 10.1016/j.powtec.2016.01.026
  20. Liu, Y., Gonzalez, M., Wassgren, C. (2017). Modeling granular material blending in a rotating drum using a finite element method and advection-diffusion equation multi-scale model. Arxiv.org. Available at: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1704/1704.01219.pdf
  21. Chou, H.-T., Lee, C.-F. (2008). Cross-sectional and axial flow characteristics of dry granular material in rotating drums. Granular Matter, 11 (1), 13–32. doi: 10.1007/s10035-008-0118-y
  22. Liu, X. Y., Xu, X., Zhang, Y. Y. (2011). Experimental Study on Time Features of Particle Motion in Rotating Drums. Chemical Engineering & Technology, 34 (6), 997–1002. doi: 10.1002/ceat.201000483
  23. Machado, M. V. C., Straatmann, V., Duarte, C. R., Barrozo, M. A. de S. (2017). Experimental Study of Charge Motion in a Tumbling Ball Mill. Materials Science Forum, 899, 119–123. doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.899.119
  24. Chou, S. H., Hsiau, S. S. (2012). Dynamic properties of immersed granular matter in different flow regimes in a rotating drum. Powder Technology, 226, 99–106. doi: 10.1016/j.powtec.2012.04.024
  25. McElroy, L., Bao, J., Yang, R. Y., Yu, A. B. (2009). A soft-sensor approach to flow regime detection for milling processes. Powder Technology, 188 (3), 234–241. doi: 10.1016/j.powtec.2008.05.002
  26. Pérez-Alonso, C., Delgadillo, J. A. (2012). Experimental validation of 2D DEM code by digital image analysis in tumbling mills. Minerals Engineering, 25 (1), 20–27. doi: 10.1016/j.mineng.2011.09.018
  27. Santos, D. A., Petri, I. J., Duarte, C. R., Barrozo, M. A. S. (2013). Experimental and CFD study of the hydrodynamic behavior in a rotating drum. Powder Technology, 250, 52–62. doi: 10.1016/j.powtec.2013.10.003
  28. Cunha, R. N., Santos, K. G., Lima, R. N., Duarte, C. R., Barrozo, M. A. S. (2016). Repose angle of monoparticles and binary mixture: An experimental and simulation study. Powder Technology, 303, 203–211. doi: 10.1016/j.powtec.2016.09.023
  29. Machado, M. V. C., Santos, D. A., Barrozo, M. A. S., Duarte, C. R. (2017). Experimental and Numerical Study of Grinding Media Flow in a Ball Mill. Chemical Engineering & Technology. doi: 10.1002/ceat.201600508
  30. Nascimento, S. M., de Lima, F. P., Duarte, C. R., Barrozo, M. A. de S. (2017). Numerical Simulation and Experimental Study of Particle Dynamics in a Rotating Drum with Flights. Materials Science Forum, 899, 65–70. doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.899.65
  31. Andreev, S. E., Perov, V. A., Zverevich, V. V. (1980). Droblenie, izmel'chenie i grohochenie poleznyh iskopaemyh. Moscow: Nedra, 415.
  32. Govender, I. (2016). Granular flows in rotating drums: A rheological perspective. Minerals Engineering, 92, 168–175. doi: 10.1016/j.mineng.2016.03.021
  33. 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
  34. Naumenko, Y., Sivko, V. (2017). The rotating chamber granular fill shear layer flow simulation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (88)), 57–64. doi: 10.15587/1729-4061.2017.107242

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-10-24

Як цитувати

Naumenko, Y. (2017). Моделювання картини руху зернистого заповнення у поперечному перерізі обертової камери. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1 (89), 59–69. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110444

Номер

Том 5 № 1 (89) (2017): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Yuriy Naumenko

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.