discrete element method
در نشریات گروه مکانیزاسیون کشاورزی-
غربال استوانه ای دوار در مقایسه با سایر سیستم های تمیز کننده استفاده شده در کمباین ها، دارای ویژگی هایی همچون ساختار ساده تر، وزن سبک تر، لرزش و مصرف انرژی کم تر است. این نوع غربال همراه با جریان هوا می تواند به عنوان سیستم تمیز کننده جایگزین برای مخلوط برنج کوبیده شده، استفاده شود. در این پژوهش، برای تحلیل بهتر پارامترهای کاری غربال استوانه ای بر عملکرد جداسازی دانه از کاه، از کوپل دینامیک سیالات محاسباتیCFD)) و روش المان گسستهDEM)) استفاده شد. تاثیر سرعت جریان هوا و سرعت دورانی غربال بر شاخص های جداسازی شامل نسبت تمیزی، نسبت تلفات و بازده جداسازی بررسی شد. نتایج نشان داد که سرعت جریان هوا تاثیر قابل توجهی بر سرعت متوسط محوری اجزای مخلوط دارد. سرعت چرخش غربال تاثیر معنی داری بر نسبت تلفات و بازده جداسازی دارد. در این مطالعه به منظور شبیه سازی جریان گسسته مواد دانه ای، از نرم افزار Rocky DEM به عنوان جایگزین نرم افزار EDEM استفاده شد. نتایج پژوهش حاضر به کمک مطالعات گذشته که از نرم افزار EDEM برای شبیه سازی بهره برده بودند، صحت سنجی و تایید گردید. نرم افزار Rocky DEM توسط شرکت توسعه دهنده ANSYS Fluent ارائه شده، از این رو در شبیه سازی تعامل ذرات گسسته و جریان سیال به روش کوپل CFD-DEM می تواند جایگزین نرم افزارهایی مانند EDEM که پیش تر به طور گسترده در حوزه کشاورزی استفاده شده، گردد.کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، روش المان گسسته، غربال استوانه ای، سیستم های تمیزکنندهA cylindrical sieve, characterized by its simple structure, lightweight, negligible vibration, and lower energy consumption compared to other separation systems used in combines. This type of screen can serve as an alternative cleaning system for rice-threshed mixture when combined with air flow. This research employed computational fluid dynamics (CFD) and the discrete element method (DEM) to explore and enhance the understanding of the operational parameters influencing the performance of the cleaning sieve. The study examined the impact of air flow velocity and the rotational speed of the sieve on various separation indices, such as the cleanliness ratio, loss ratio, and efficiency. Findings indicated that air flow velocity significantly influences the average axial speed of the mixture components. The rotational speed of the sieve has a significant effect on both the loss ratio and the sieve's efficiency. In this study, Rocky DEM software was utilized as an alternative to EDEM for simulating the discrete flow of granular materials. The results of this study were validated through comparisons with earlier research that utilized EDEM software for simulations. Rocky DEM software developed by the provider of ANSYS Fluent, Rocky DEM enables the simulation of interactions between discrete particles and fluid flow using the coupled CFD-DEM method. Consequently, it serves as a viable replacement for EDEM, which has been extensively applied in agricultural research and engineering.Keywords: Computational Fluid Dynamic, Cylinder Sieve, Cleaning System, Discrete Element Method
-
روش المان گسسته یک روش مناسب برای مطالعه و بررسی لحظه ای جریان مواد گرانولی، تشخیص داده شده است. در این تحقیق حرکت میوه زیتون تلخ در یک مخزن شیب دار با استفاده از دو روش آزمایشگاهی و المان گسسته مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها بر اساس آزمون فاکتوریل با دو عامل ارتفاع و دهانه خروج هر یک در چهار سطح انجام شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که سطح دهانه خروجی و ارتفاع محصول و اثر متقابل آن ها بر مقدار دبی جرمی معنی دار بود. بررسی رابطه رگرسیونی نشان داد که دبی جرمی با سطح دهانه خروج به صورت خطی مستقیم رابطه دارد ولی ارتفاع میوه درون مخزن دارای اثر خطی منفی است. اثر متقابل این دو فاکتور هم بر دبی جرمی به صورت خطی مستقیم است (99/0=R2). در مجموع اثر تغییرات سطح خروج موثر تر از اثر تغییرات ارتفاع می باشد. نتایج بررسی شبیه سازی المان گسسته نشان داد در هنگام تخلیه سرعت دانه ها یکنواخت نبوده و تحت تاثیر موقعیت هر دانه نسبت به سایر دانه ها قرار می گیرند. نمودارهای ترسیم شده نشان دادند که با افزایش ارتفاع، در صورتیکه سطح دهانه خروج ثابت باشد، سرعت خروج مواد کاهش پیدا می کند که این نتیجه کاملا متضاد قوانین سیالات نیوتنی است. همچنین با افزایش سطح دهانه خروج، دبی جرمی خروجی و سرعت خروجی افزایش می یابند ولی کاملا از روابط سیالاتی تبعیت نمی کنند. در مجموع نتایج شبیه سازی نشان داده که این شبیه سازی می تواند جزییاتی از جریان مواد گرانولی را به نمایش بگذارد که روش های معمول آزمایشگاهی قادر به ارایه آن ها نیستند.
کلید واژگان: روش المان گسسته، مخزن، میوه زیتون تلخ، شبیه سازی، جریان خروجDiscrete element method has been identified as a suitable method for studying the flow of granular materials. In this research, the motion of Persian lilac fruit was initially investigated experimentally in a slopped hopper and then it was simulated using discrete element method. The experiments were carried out on the basis of factorial design with two factors of height and discharge area, each at four levels. The ANOVA tests indicated that the height of the fruits in the hopper and the surface area of the discharge and their interaction had a significant effect on the outflow of the fruits. The developed regression equation between the mass flow rate and discharge area and the interaction of discharge area and height was linear (R2 = 0.99), however, height of the fruits in the hopper had a negative impact on the discharge rate. The simulation results indicated that and the outlet size, the discharge flow and the output velocity increase, but they did not exactly follow the fluid flow relationships. The effect of fruits friction showed that the discharge rate increased with decreasing internal friction. In general, comparing the simulation results with laboratory tests showed that the discrete element method was well able to simulate the flow of particles within and through the hopper.
Keywords: Discrete element method, hopper, Persian lilac fruit, simulation, output flow -
برهم کنش بین خاک و ماشین چالشی اساسی برای محققان، توسعه دهنده گان، سازندگان و طراحان ماشین های کشاورزی است. مدلسازی ادوات شخم زنی کاری اساسی در مهندسی است. هرچند که مدلسازی برهم کنش های بین خاک و ماشین به علت تغییرات سه بعدی خاک، رفتارغیرخطی خاک، پدیده برخورد و جریان پذیری خاک منطقه فصل مشترک (ارتباط) بین خاک و ادوات و تاثیرات دینامیکی فرآیندی پیچیده است. شبیه سازی صحیح بر هم کنش بین خاک و ادوات کلید اساسی برای این بهینه سازی است و ممکن است نیاز به تست های مزرعه ای زیاد با هزینه های گران را حذف کند. هدف این پژوهش توسعه مدل سه بعدی یک زیرشکن ارتعاشی با استفاده از روش المان های گسسته ، شبیه سازی تاثیر زوایای مختلف ارتعاشی بر عملکرد زیرشکن و تعیین پارامترهای تاثیر گذار بر نتایج شبیه سازی بود. برای مدلسازی توده ی خاک به عنوان یک ماده ی گرانوله ای، از برنامه ی رایانه ای PFC3D استفاده شده است. تیغه تحت سرعت زاویه ای و انتقالی در جهت مثبت محور x در داخل سویل بین به حرکت در آمد. برای تیغه غیر ارتعاشی تنها سرعت انتقالی و برای تیغه ارتعاشی علاوه بر سرعت انتقالی، سرعت زاویه ای نیز تعریف شده بود. عمق کاری تیغه زیرشکن 38سانتی متر و سرعت انتقالی 89/0 متربرثانیه انتخاب شده بود. برای بررسی تاثیر زاویه ارتعاش بر عملکرد زیرشکن از زوایای ارتعاشی 27، 16، 8، صفر، 5/14- و 5/22- درجه در فرکانس 9/4 هرتز و دامنه69± میلی متر استفاده گردید. با افزایش زاویه ارتعاشی (مثبت و منفی)، میزان جابجایی عمودی تیغه در یک سیکل افزایش می یابد و در نتیجه حرکت بالاروی تیغه باعث گسیختگی بیشتر خاک می گردد. با توجه به نتایج شبیه سازی، میزان کار مرزی، انرژی جنبشی و کار اصطکاکی در زوایای ارتعاشی مثبت بیشتر از زوایای ارتعاشی منفی بود و با افزایش بیشتر در زوایای منفی کارمرزی و اصطکاکی کاهش بیشتری داشت. با تغییر زاویه از 5/22- به 27 درجه میانگین انرژی پیوندی ذرات کاهش یافت.کلید واژگان: روش المان گسسته، زیرشکن ارتعاشی، نیروی کشش، شبیه سازی عددیInteraction between soil and machine is essential challenge for researchers, developers, designers and manufacturers of agricultural machineries. Modeling of tillage equipment is an important Engineering work. However, interaction modeling is a complex process due to three-dimensional changes in soil, nonlinear soil behavior phenomenon and soil flow quality in connection area between the soil and tool and the dynamic effects of equipment. Correct simulation of the interaction of soil is the key point for the optimization of tillage tools and can eliminate required field tests with high costs. The purpose of this study is to develop a three-dimensional model of a vibrating subsoiler using discrete element method, simulation frequency and oscillation angle on the performance of vibration subsoiler and determining different parameters affecting the simulation results. The information from model simulation will be useful for the design and optimization of vibrating subsoiler. For modeling soil mass as a granular material, the computer program PFC3D. Blade was moved with angular and transition speed in the positive x-axis direction. For non-vibrating blade only included transition speed and for vibration blade in addition to transition speed, angular velocity was also defined. Working depth was 38 cm and blade speed of 0.89 meters per second was defined. To evaluate the effect of vibration angle on vibrating subsoiler different vibration of 27, 16, 8, zero,-14.5,-22.5 degrees in frequency of 4.9 Hz and amplitude of ± 69 amplitude was tested by simulation. In all vibration tests in comparison with non-vibrating,with Increasing vibration angle (positive and negative), the amount of vertical displacement of blade increased which caused more soil rupture. Simulation results showed that the rate of boundary work, kinetic energy and friction work at positive angles were more than negative vibration angles. With increasing negative angle boundary work and friction work significantly decreased. Changing the angle from -22.5 to 27 degrees decreased average bond energy of particles.Keywords: Discrete Element Method, Oscillatory subsoiler, Draft, Numerical Simulation
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.