Дослідження характеру плину сипких матеріалів в бункерних пристроях методом дискретних елементів

Abstract

У роботі розглядається моделювання процесу руху сипких матеріалів у циліндрично-конічному бункері методом дискретних елементів. Наведені принципи застосування методу, математична модель взаємодії частинок та результати аналізу характеру руху частинок у поперечному перерізі бункера. Проведені експериментальні дослідження впливу коефіцієнтів тертя ковзання та кочення частинок на продуктивність бункера та отримана математична модель. Визначено залежності між кутом природнього укосу та коефіцієнтами тертя кочення і ковзання сипкого матеріалу.

The paper considers the simulation of the bulk material movement process in a cylindrical-conical bunker by discrete elements method. The principles of the method application, the particle interaction mathematical model and the analysis results of the particles motion nature in the bunker cross section are shown. During the simulation, each particle was considered as a spherical object. The laws of Newton and contact mechanics were used for creating a mathematical model. Based on the developed model, the bunker productivity values for different types of materials are obtained. The particles positions are shown in the bunker cross section at different points in time. To confirm the analytical studies results, a full factorial experiment of type 22 has been carried out. As a result, a relationship has been obtained between the bunker productivity and the sliding and rolling friction particles coefficients. Dependences between the natural slope angle and rolling and sliding friction coefficients of bulk material are determined. This allowed us to obtain a model of the bulk material movement in the bunker, the initial parameter for which is the material natural slope angle. It was determined that the sliding and rolling friction coefficients determine the bulk material movement, in the case of constant bunker geometric parameters. It was established that the coefficients of sliding friction and rolling determine the material repose angle and can vary depending on environmental parameters, for example, humidity. It was determined that reducing the friction coefficients values increases the bunker productivity and at the same time reduces the material repose angle, respectively, the material movement nature became similar to the liquid flow.