Гидродинамика и процессы усреднения гранулированных материалов в аппаратах порошковой технологии

• Автор: Рыжих, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

1. Уравнения движения высококонцентрированных гранулированных сред
1.1. Реологические модели движения зернистых сред
1.1.1. Ньютоновкие жидкости
1.1.2. Неньютоновские жидкости
1.2. Кинематические модели движения гранулированных сред
1.2.1. Кинематическая модель
1.2.2 .Вихревая модель
2. Модели движения гранулированного материала
2.1. Гидродинамическая модель 3
2.2. Обобщенная гидродинамическая модель
3. Методы решения уравнений переноса динамики жидкости
3.1. Метод решения в переменных завихренность - функция тока
3.2. Моделирование в переменных скорость - давление
3.3. Схемы решения уравнения переноса и уравнения Пуассона
3.3.1. Метод последовательной верхней релаксации для решения уравнения Пуассона
3.3.2. Схема переменных направлений
3.3.3. Аппроксимация конвективных членов в уравнении переноса
4. Численное моделирование гидродинамики плотного слоя гранулированной среды
4.1. Гравитационные течения зернистого материала в вертикальном канале
4.2. Гидродинамика гранулированной среды при обтекании препятствий
4.2.1.Моделирование движения среды при обтекании

препятствий на основе обобщенной гидродинамической модели
4.2.2. Численное моделирование течения гранулированных материалов вокруг препятствий на основе гидродинамической модели
4.3. Применение вихревой модели к исследованию
гравитационного движения высококонцентрированной среды в различных бункерах
4.3.1. Течение гранулированных материалов в бункере с внезапным сужением
4.3.2. Расчет поля скорости движения плотного слоя гранулированной среды в пневматическом циркуляционном аппарате
4.3.3. Исследование движения плотного слоя гранулированной среды в пневматическом циркуляционном смесителе на основе
гидродинамической модели
5. Процесс усреднения гранулированной среды в аппаратах порошковой технологии
5.1. Процессы усреднения в дозирующих устройствах
5.2. Процессы усреднения и смешения гранулированных материалов в пневматическом циркуляционном аппарате
Заключение
Приложение
Литература
Создание новых гранулированных материалов, таких как минеральные удобрения, дражирование лекарственных средств, витаминов, семян, комбикормов, пластмасс и т.п., ставит в ряд актуальных задач проблему исследования течений такого рода материалов. Основные трудности, которые возникают при моделировании движения сыпучих сред, прежде всего, связаны с тем, что закономерности внутренних напряжений в процессе движения и разнообразие механизмов взаимодействия частиц между собой и с твердой поверхностью изучены недостаточно. Этими затруднениями объясняется незаконченность общей теории движения дисперсных сред и ее частный характер в различных случаях движения, что требует привлечения опытных данных.
Движение гранулированных сред можно условно разделить на два идеализированных режима.
В первом режиме, называемом режимом медленного или пластического течения, частицы среды движутся по некоторым определенным траекториям, находясь в непрерывном скользящем контакте друг с другом, и внутренние напряжения в среде возникают вследствие действующего между ними сухого кулоновского трения. Это приводит к независящему от скорости деформации пластическому поведению гранулированного материала, которое описывается в рамках хорошо известной теории пластичности [1-4].
Во втором режиме частицы гранулированной среды движутся хаотически, подобно молекулам в жидкости и плотном газе, и внутренние напряжения в среде возникают вследствие переноса импульса аналогично тому, как это происходит в жидкости или газе [5]. Такой механизм возникновения напряжений приводит к существенной зависимости от скорости сдвига, что коренным образом отличает поведение гранулированного материала в режиме быстрого движения от его поведения при пластическом движении. Далее будет рассмотрен именно этот режим,
3.1. Метод решения в переменных завихренность - функция тока.
Одним из распространенных методов решения двумерных уравнений переноса импульса является подход с использованием в качестве независимых переменных завихренности £1 и функции тока у. К преимуществам данного подхода, прежде всего можно отнести то, что в системе П - |/ исключается давление, и вместо системы уравнений Навье-Стокса решаются уравнение переноса вихря параболического типа и уравнение для функции тока эллиптического типа. При этом уравнение неразрывности тождественно выполняется во всем объеме.
Завихренность в декартовых двумерных координатах определяется как
(ЗЛ)
ду дх
Продифференцировав первое уравнение Навье-Стокса (1.5) для плоского случая по у, а второе по х, и вычтя из первого второе, после преобразований получим уравнение переноса вихря
30 30 52о"
дt х дх у ду дх2
(3.2)
Значение функции тока |/ выбираем в виде, удовлетворяющем тождественно уравнению неразрывности,
_ач/ пъ
“ ду ’ “у ~ дх ' ( }
Подставляя (3.3) в (З.1.), получим уравнение Пуассона для определения функции тока
$*£-“■
В результате такой замены переменных мы разделили смешанную эллиптически-параболическую систему уравнений Навье - Стокса (1.5) на одно параболическое уравнение (уравнение переноса вихря) (3.2) и одно эллиптическое уравнение (уравнение Пуассона) (3.4).