Модель течения с частицами зерна в воздушном потоке

[soklakov 1 475]

Цель моего исследования оптимизация констркутивных и технологических параметров пневмоэжектора для забора зерна из насыпи.

Нормальная, человеческая задача)

И Вам уже подсказали верное решение:

 

Нужно предположить, что зерновоздушная смесь гомогенная с практическим поправочным коэффициентом.

 

 

А прежде чем

смоделировать двухкомпонентную зерновоздушную смесь и провести исследования её движения по эжектору и материалопроводу (гибкому шлангу от пневмоэжектора до дробилки ~10 метров)

необходимо ответить на вопрос ЗАЧЕМ? Чем Вас не устраивает первое приближение? Какие дополнительные эффекты Вы хотите учесть, какое влияние они окажут на итоговый результат? Почему Вам важна такая точность?

[Алекс79 1]

 

надо обращаться к СПЕЦИАЛИСТУ который сделает все достаточно быстро и грамотно

Прежде чем искать, вы с Шефом должны определиться с тем, что хотите получить от расчета. Может, оптимизация геометрии эжектора, критерий -- создание большего разряжения на входе (и, как следствие, надеюсь, -- улучшение транспортных характеристик). "В лоб", т.е.  c DEM -- реальным взаимодействием между зернами -- очень маловероятно, что кто-то сделает. Да и вопрос, нужно ли оно здесь.. Без понимания, что  хотите получить в итоге, даже заказав на стороне, получите такие же картинки)

 

Выложите здесь геометрию и граничные условия пока. 

 

Извинясь за продолжительное отсутствие, жизнь нагружает со всех направлений. Очень жаль, но моя ближайшая встреча с Шефом состоится не ранее 30 сентября. Поэтому дабы и чтобы не терять драгоценное время возму на себя ответственность выложить геометрию некоторых "подопытных" пневмоэжекторов. "Может, оптимизация геометрии эжектора, критерий -- создание большего разряжения на входе (и, как следствие, надеюсь, -- улучшение транспортных характеристик)" ДА, МЫ ХОТИМ ПОЛУЧИТЬ ИМЕННО ЭТО :) Еще хотелось бы внести в модель НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ПОДАЧИ ЗЕРНА НА ВХОДЕ по каким-то законам . Т.к осыпание зерна в насыпи, изменения толщины зернового слоя в реальности дают эту неравномерность, что приводит к пулсациям загруженности в шланге. Эту пульсацию тоже хотелось бы уменьшить за счет специфической конструкции входа пневмоэжектора. Т.е в момент когда эжектор "захлебывается" эжекция воздуха должна увеличиться а подача зерна снизиться или остаться на прежнем уровне. Плюсом, возможно мы откроем для себя (и надеюсь не только для себя) нечто большее, о чем мы еще и сами не подозреваем (в лучших традициях русского фолклера :)).

 

 

c DEM -- реальным взаимодействием между зернами -- очень маловероятно, что кто-то сделает. Да и вопрос, нужно ли оно здесь.

В настоящее время предел моих мечтаний использовать модуль Флоу Сим на 100 % Т.е правильно определить и занести в модуль ГУ. Добиться адекватности модели. Показать коллегам визуализацию движения воздуха и твердых частиц, создать геометрию перспективных эжекторов и "прокачать" их в Флоу Симе. Задача практически решена, но у меня нет уверенности что я верно внес данные, правильно подобрал геометрию входа (сейчас предпочел сферическую поверхность, ранее использовал циллиндр и конический раструб).

Изменено 25 сентября 2013 пользователем Алекс79

[Алекс79 1]

Геометрия, плиз :)

Вход Капля.zip

Прямой эжектор.zip

[Алекс79 1]

ГУ. Твердые частицы: Ячмень. Плотность 1350 кг/м³. Подача 0,55 кг/с (исправлено). Эквивалентный диаметр 0,003 м (исправлено). (Создавал пользовательский материал)

      Воздух: На крышке наставыша (который на выходе, для визуализации движения он сделан невидимым) Скорость воздуха 21 м/с и объемный расход 0,132 м³ /с (исправлено).

                   На кольцевой крышке эжектора атмосферное давление (не заметил разницы пробовал разные как понимаю там предлагают полное, статическое и относительное)

                   На сферической крышке входа так же атмосферное.(все таки думается надо эмпирически ставить значение ниже или на сфере делать пористую среду на сопротивление зернового слоя (вот только пока времени нет разобраться как это сделать).

Вот вроде и все что я вносил.

Изменено 26 сентября 2013 пользователем Алекс79

[MotorManiac 130]

а сферической крышке входа так же атмосферное.(все таки думается надо эмпирически ставить значение ниже или на сфере делать пористую среду на сопротивление зернового слоя (вот только пока времени нет разобраться как это сделать)

 

По идее оно автоматически получится, какое то равновесное. Пористую среду можно задать - только нужно знать характеристику сети.

[Алекс79 1]

По идее оно автоматически получится, какое то равновесное.

Не понимаю, как автоматически получится??? Если я на входной сфере задаю атмосферное то оно значит и будет атмосферное 101325 Па...

Пористую среду можно задать - только нужно знать характеристику сети

Сети, какой сети? Как я понимаю надо выбрать/определить характеристики зернового слоя, например проницаемость 50 % диаметр отверстий 0,03 м

[flow 2]

ГУ. Твердые частицы: Ячмень. Плотность 1350 кг/м³. Подача 0,55 кг/ч. Эквивалентный диаметр 0,03 м. (Создавал пользовательский материал)

      Воздух: На крышке наставыша (который на выходе, для визуализации движения он сделан невидимым) Скорость воздуха 21 м/с и объемный расход 0,132 м³ /ч.

                   На кольцевой крышке эжектора атмосферное давление (не заметил разницы пробовал разные как понимаю там предлагают полное, статическое и относительное)

                   На сферической крышке входа так же атмосферное.(все таки думается надо эмпирически ставить значение ниже или на сфере делать пористую среду на сопротивление зернового слоя (вот только пока времени нет разобраться как это сделать).

Вот вроде и все что я вносил.

Вопросы чисто для интереса:

- подача 0,55 кг/ч - т.е за час всего пол кило, что-то мелковатая по производительности дробилка с практической точки зрения?

- эквивалентный диаметр 0,03 м - т.е. одно зёрнышко эквивалентным диаметром  3 см? или я чего-то не так понял?

- объёмный расход 0,132 м³/ч - то же величина настораживает своим маленьким значением.

[MotorManiac 130]

Сети, какой сети? Как я понимаю надо выбрать/определить характеристики зернового слоя, например проницаемость 50 % диаметр отверстий 0,03 м

 

Все несколько иначе, что бы задать пористое тело вы должны задать либо аналитически либо с помощью графика характеристику сети (зависимость перепада давление от расхода).

[Алекс79 1]

Вопросы чисто для интереса: - подача 0,55 кг/ч - т.е за час всего пол кило, что-то мелковатая по производительности дробилка с практической точки зрения? - эквивалентный диаметр 0,03 м - т.е. одно зёрнышко эквивалентным диаметром 3 см? или я чего-то не так понял? - объёмный расход 0,132 м3/ч - то же величина настораживает своим маленьким значением.

Ай-ай -ай. Простите. Поспшишь людей насмешишь, какой конфуз :) Конечно же использовалось 0,55 кг/с; 0,132 м3/с просто единицы непривычные в програме. А на счет эквивалентного диаметра 0,03 м очень жестко пролетел, я реально забил это значение в пробном расчете, и дальше все копировал на автомате. Конечно надо использовать 0,003 м... Flow, спасибо большое что не поленились отметить несоответствие :)

Как только появится возможность, исправлю значение во всех моделях...

Все несколько иначе, что бы задать пористое тело вы должны задать либо аналитически либо с помощью графика характеристику сети (зависимость перепада давление от расхода).

Пуду надеяться что Ваше замечание мне удасться учесть в ближайшее время :)

[kristeen 355]

Скачал Ваш проект, у меня в SW2013 открылась только геометрия. Но, судя по Вашим картинкам, у Вас задан объемный расход на выходе, а на вход в эжектор и в «полусферу» -- атмосферное давление. Поэтому все замечательно и получилось)

 

Не знаю, насколько это соответствует реальным пневмоэжекторам для забора зерна, но Вы промоделировали устройство, работающее по принципу пылесоса. Уберите «эжектор» и оно будет работать ничуть не хуже.

 

Как справедливо заметил flow, Вы дали весьма противоречивые входные данные. Поэтому я использовал только скорость 21 м/с на входе в эжектор. На «полусфере» и выходе – Opening с атмосферным давлением.

 

Ниже – веселые картинки с Вашей геометрией и со слегка модифицированной. Первые три -- вектора скорости, следующие -- давление, все в одной шкале. Пока оставлю без комментариев)

 

 

На всякий случай проект SW2013sp2.0.rar

 

PS где-то на форуме была тема, как чел считал самолет во flow simulation. С грехом пополам построил геометрию, создал на автомате расчет, сетка – автомат, на «тройке».. Все у него было замечательно: и расчет быстро считался, и картинки цветные получались.. пока в ветку не пришли аэродинамики))

[MotorManiac 130]

Ниже – веселые картинки

 

Симметрия ? 

[kristeen 355]

да

[Алекс79 1]

Как справедливо заметил flow, Вы дали весьма противоречивые входные данные. Поэтому я использовал только скорость 21 м/с на входе в эжектор. На «полусфере» и выходе – Opening с атмосферным давлением.

Ещё раз извиняюсь за неверно предоставленные данные. Во избежание путаницы смотрите испраленные ГУ ниже:

Твердые частицы: Ячмень. Плотность 1350 кг/м³. Подача 0,55 кг/с. Эквивалентный диаметр зерна 0,003 м. (Создавал пользовательский материал)

      Воздух: На крышке наставыша (это выход в шланг 10 метров и далее в дробилку) Скорость воздуха 21 м/с и объемный расход 0,132 м³ /с.

                   На кольцевой крышке эжектора атмосферное давление 101325 Па (пока не заметил разницы пробовал разные как понимаю там предлагают полное, статическое и относительное)

                   На сферической крышке входа так же атмосферное 101325 Па (пока не заметил разницы пробовал разные как понимаю там предлагают полное, статическое и относительное)

[kristeen 355]

)) прочтите еще разок мое сообщение #30. С такими ГУ у Вас получается пылесос, а не эжектор.

 

Разберитесь, как именно работает та штуковина, которую Вы собираетесь считать.

 

PS фловоркс позволяет задать на выходе либо скорость, либо расход.

 

PPS 0.132 [m^3/s] / 21 [m/s] = 6285.7 [mm^2]

Площадь выходного сечения "наставыша" pi/4 * (106 [mm])^2 = 8824.7 [mm^2]

[MotorManiac 130]

получается пылесос, а не эжектор

 

А сколько КПД процесса эжекции ? может пылесосом выгоднее транспортировать зерно...... :)

[Алекс79 1]

)) прочтите еще разок мое сообщение #30. С такими ГУ у Вас получается пылесос, а не эжектор. Разберитесь, как именно работает та штуковина, которую Вы собираетесь считать.

То что я и мои коллеги называют ПНЕВМОЭЖЕКТОР, видимо правильнее назвать ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (ЗУ) для загрузки сыпучих материалов из насыпи во ВСАСЫВАЮЩИЙ пневмотракт. Данное устройство подразумевает центральную всасывающую трубу и наружный кожух для осуществления пневмоэжекции с целю регулирования подсоса воздуха за счет разряжения на входе в ЗУ, регулирование степени эжекции может осуществляется мембранами, задвижками, изменением геометрии на входе (диффузоры, конфузоры, скругления- могут быть регулируемые и ли стационарные). Ферштейн ор нихт андестенд май мысль? ;)

PS фловоркс позволяет задать на выходе либо скорость, либо расход.

Я в интеллектуальном экстазе, из уст гамотного человека подтвердилось то в чем я был почти уверен :)

PPS 0.132 [m^3/s] / 21 [m/s] = 6285.7 [mm^2] Площадь выходного сечения "наставыша" pi/4 * (106 [mm])^2 = 8824.7 [mm^2]

Скорость и расход расчитывались исходя из разных допущений, и пожеланий, конечно же эту нестыковку надо устранить.

[kristeen 355]

А сколько КПД процесса эжекции ? может пылесосом выгоднее транспортировать зерно...... :)

 

Лопата все равно вне конкуренции получится.

 

Вроде что у эжектора, что у пылесоса ~20-30%.

Чтотт не найду формулы для КПД эжектора. Полное давление после / полное до = кажется слишком просто.. 

To Alex79: я все еще пытаюсь воспринимать Вас в серьез.

1. сделайте расчет, как делали, только на входе эжектора ничего не задавайте. Оставьте стенку. Работает?

2. в ЗАГРУЗОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ (ЗУ) для загрузки сыпучих материалов (реальном) отключите подачу воздуха в наружный кожух. Работает?

 

"андестенд май мысль"?

[MotorManiac 130]

1. сделайте расчет, как делали, только на входе эжектора ничего не задавайте. Оставьте стенку. Работает? 2. в ЗАГРУЗОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ (ЗУ) для загрузки сыпучих материалов (реальном) отключите подачу воздуха в наружный кожух. Работает?

 

Вполне возможно речь идет о таком экзотическом способе регулирования как подключение доп. сети.

[Fedor 1 597]

По моему надо просто научиться сводить к некоей континуальной среде эту смесь и задача станет достаточно хорошо изученной математически. Осреднить как-то разумно плотность и может еще чего. И смотреть как на газ со специфическими свойствами, который в конце-концов тоже из молекул состоит...

[Алекс79 1]

Для наглядности выкладываю фото первых эжекторов. В настоящее время проводятся эксперименты над следующей серией но пока нет фото.

По моему надо просто научиться сводить к некоей континуальной среде эту смесь и задача станет достаточно хорошо изученной математически. Осреднить как-то разумно плотность и может еще чего. И смотреть как на газ со специфическими свойствами, который в конце-концов тоже из молекул состоит...

В принципе можно создать гомогенную среду с усредненными по массе и расходу свойствами. Факт в том что визуально, в динамике, зерно за счет большей инерции имеет достаточно непредсказуемые, порой загадочные траектории движения. Воздух пока наблюдать не получается, но думаю траектории движения воздуха существенно отличаются от твердых частиц...

2. в ЗАГРУЗОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ (ЗУ) для загрузки сыпучих материалов (реальном) отключите подачу воздуха в наружный кожух. Работает?

Как видите отключать здесь констркутивно нечего. Коэффициент эжекции варьируетсяя за счет изменения кольцевого зазора между торцами внутренней трубы и наружного кожуха. Либо изменением щелевого паза в угловом ЗУ (его можно как раз назвать 100% пылесосом) :)

А сколько КПД процесса эжекции ? может пылесосом выгоднее транспортировать зерно...... :)

Пылесосом может и выгодней, но пневмотракт завалит при большой подаче зерна, и при большой его длине. Эжектор для того и есть чтобы настроить зазор (коэффициент эжекции) в зависимости от факторов (вид зерна, влажность, желаемая производительность, степень размола).