مطالعه عددی المان گسسته در شناسایی اثر متغیرهای محرک ارتعاشی بر نرخ تخلیه سیلوی حاوی مواد دانه ای

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک،دانشگاه فنی و حرفه ای

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

چکیده

رژیم جریان خروجی سیلوها تحت تاثیر متغیر‌های مختلفی از جمله ویژگی‌های هندسی آن، جنس و اندازه ذرات و تجهیزات تسهیل کننده جریان قرار دارد. در این تحقیق از روش المان گسسته جهت شبیه‌سازی و مطالعه اثر ارتعاشات ناشی از نصب ویبراتور بر جریان خروجی سیلوی حاوی مواد دانه‌ای استفاده شده است. جهت اطمینان به دقت محاسبات، آنالیز حساسیت به فاکتورهای حل عددی صورت پذیرفت. همچنین جهت اعتبار سنجی مقایسه‌هایی با نتایج تجربی و عددی موجود در مراجع انجام شده است. مشاهده شرایط واقعی نشان می‌‌دهد که وقتی دهانه سیلو به اندازه کافی بزرگ نیست سیلو دچار انسداد می‌شود. در این تحقیق با انجام تعدادی شبیه سازی آستانه اندازه دهانه که منجر به انسداد می‌شود تعیین گردید و به عنوان اندازه بحرانی نام گذاری شد. اندازه‌های بزرگتر و کوچکتر از آن به ترتیب غیربحرانی و فوق بحرانی معرفی شدند و مطالعات بر روی این سه حالت صورت پذیرفت. مطالعات عددی تحریک ارتعاشی دیواره سیلو به ازای فرکانس‌ها و دامنه‌های مختلف انجام شده است. بعلاوه، جهت پی بردن به تاثیر محل نصب ویبراتور، شبیه‌سازی‌های لازم انجام شد و بر اساس نتایج عددی، وقتی محل آن در محدوده 20% از ارتفاع پایین قیف تخلیه بوده بیشترین تاثیر را داشته است. به عنوان نمونه‌ای دیگر از نتایج، مشخص شد که با افزایش فرکانس ارتعاش میزان اثرگذاری ویبراتور تقویت می‌شود هر چند با افزایش دامنه ارتعاش تفاوت تاثیر فرکانس‌های مختلف کاهش می‌یاید. در رابطه با اثرگذاری هر کدام از متغیرهای مسئله علاوه بر توضیح نظری، به تفسیر و چرایی فیزیکی آنها نیز پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of vibrator characteristics on uncloging and outflow of silo containing granular material-DEM approach

نویسندگان [English]

  • Akbar Jafari 1
  • Ali Abolghandi 2
  • Arash Gharibi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University
2 Faculty of Mechanical Engineering, Sirjan University of Technology, Sirjan, Iran.
چکیده [English]

Here, Discrete Element Method (DEM) has been used to study effects of vibration, created by a vibrator, on the outflow of silos. To ensure the simulations accuracy, sensitivity analysis was performed on the numerical solution factors. For validation, comparisons with the results available in the open literature have been made. Realistic conditions show that when the opening of the silo is not large enough, the silo becomes blocked. Here, by performing a number of simulations, the opening size threshold at which the silo becomes blocked was determined and named as the critical size. Numerical studies have been done for different values of the outlet size, vibration frequency and amplitude. Moreover, to find out effects of the vibrator location, relevant stimulations were conducted, and based on the obtained results, when its location was within 20% of the bottom height of the discharge funnel, it had the greatest effect. Furthermore, it was found that by increasing the vibration frequency, the impact of the vibrator increases however, the difference in the effects of different frequencies decreases with the increase of the vibration amplitude. In addition to the theoretical explanation, physical interpretation and reasoning has also been discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silo
  • Blockage
  • Granular Material
  • DEM