Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Иммитационная математическая модель процесса смешивания сыпучих компонентов в смесителе

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-13-21

Полный текст:

Аннотация

Разработанная имитационная модель позволяет проводить компьютерные эксперименты по смешиванию компонентов, в которых изменяются параметры компонентов смеси или смесителя, устанавливается характер влияния параметра и даются рекомендации по выбору его оптимальных значений. Модель процесса смешивания учитывает размеры, форму и реологические свойства компонентов смеси, а также взаимодействие сыпучего материала с рабочими поверхностями смесителя (лопатками, стойками лопаток, валами, корпусом). Иммитационная математическая модель смесителя обладает высоким пространственным разрешением для корректного воспроизведения взаимодействия частиц в процессе смешивания. В рамках конечно-элементного приближения сыпучий материал представляется как совокупность множества элементов. Для моделирования механического поведения смеси использовался метод динамики частиц. Моделирование производится в трехмерном декартовом пространстве. Состояние каждого элемента задается шестью переменными: координатами его центра и компонентами скорости. Решением данной системы дифференциальных уравнений второго порядка являются функции, определяющие траектории движения элементов и позволяющие оценить эффективность процесса перемешивания. Для решения дифференциальных уравнений такого вида используется численный метод Рунге-Кутта второго порядка. Для реализации расчета по представленным выше формулам и удобства проведения серий компьютерных экспериментов разработана компьютерная программа на языке Object Pascal в интегрированной среде программирования Borland Delphi 7. Разработанная математическая модель процесса смешивания сыпучих компонентов позволяет подобрать рациональные технологические режимы смешивания, что дает возможность увеличить однородность смешивания до 98 % и рассчитать кинематический режим процесса смешивания в смесителе за счет создания «квазиневесомого» гидродинамического режима смешивания и существенного ускорения процесса смешивания.

Об авторах

А. Н. Остриков
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия
д.т.н., профессор, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


Л. Н. Фролова
Воронежский государственный университет инженерных технологий
кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. И. Александров
Воронежский государственный университет инженерных технологий
экстерн, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


В. В. Посметьев
ООО «Доступная робототехника»
к.ф.-м.н., ,, ул.Тимирязева, д.8, г.Воронеж, 394087, Россия


Список литературы

1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: учебное пособие. М.: Высшая школа, 1998. 319 с.

2. Кривцов А.М. Деформирование и разрушение тел с микроструктурой. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 304 с.

3. Hoover W.G. Atomistic Nonequilibrium Computer Simulations // Physica A. 1983. V. 118. P. 111–122.

4. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. Часть. 2. М.: Мир, 1990. 400 с.

5. Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. М.: Наука, 1990. 176 с.

6. Hafner J. Atomic-Scale Computation Materials Science // Acta Mater. 2000. V. 48. P. 71–92.

7. Лагарьков А.Н., Сергеев В.М. Метод молекулярной динамики в статистической физике // УФН. 1978. Т. 125. № 7. С. 409–448. doi: 10.3367/UFNr.0125.197807b.0409

8. Allen M.P., Tildesley D.J. Computer Simulation of Liquids. Oxford: Clarendon Press, 1987. 408 p.

9. Полухин В.А., Ухов В.Ф., Дзугутов М.М. Компьютерное моделирование динамики и структуры жидких металлов. М.: Наука, 1981. 323 с.

10. Monaghan J. Smoothed Particle Hydrodynamics // Annu. Rev. Astron. Astrophys. 1992. V. 30. P. 543–574.

11. Инженерные расчеты на ЭВМ: Справочное пособие; под ред. В.А. Троицкого. Л.: Машиностроение, 1979. 288 с.

12. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.

13. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов: 2е изд., перераб. и доп. Л.: Колос, 1980. 168 с.

14. Дегтярев Ю.И. Методы оптимизации: учеб. пособие для вузов. М.: Сов. радио, 1980. 272 с.


Для цитирования:


Остриков А.Н., Фролова Л.Н., Александров А.И., Посметьев В.В. Иммитационная математическая модель процесса смешивания сыпучих компонентов в смесителе. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019;81(2):13-21. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-13-21

For citation:


Ostrikov A.N., Frolova L.N., Aleksandrov A.I., Posmetiev V.V. Simulation mathematical model of the mixing process of bulk components in the mixer. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(2):13-21. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-13-21

Просмотров: 57


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)