АННОТАЦИЯ 3
Введение 3
1 Физическая и математическая постановка 5
1.1 Модель вязкой «степенной жидкости» и ньютоновская модель сплошной среды 7
1.2 Ньютоновская модель среды с использованием гидравлического
подхода 10
1.3 Граничные условия 12
2 Численный метод решения 16
3 Достоверность полученных результатов 20
4 Анализ полученных результатов 25
Заключение 34
Список использованных источников и литературы 35
Приготовление однородных по составу композиций из твердых материалов, находящихся в зернистом или порошкообразном состояниях, их смешение является широко используемым процессом. Во многих случаях от его исхода зависит качество готового продукта.
Несмотря на то, что твердые материалы обрабатываются с давних пор, и во многих отраслях, сыпучие материалы, их реология и процессы смешения остаются малоизученными и по сей день. Это можно обосновать тем, что сыпучее состояние вещества является значительно более трудным предметом для научного исследования, чем жидкое или газообразное его состояние.
Частным случаем сыпучего состояния вещества можно выделить высококонцентрированные состояния зернистой среды. Движения таких сред активно можно встретить в практической деятельности людей в наше время (различные устройства для переработки дисперсных материалов в порошковой металлургии, в химической технологии, в пищевой промышленности, при производстве лекарств, при пневмотранспорте и т.д.). Повышенные требования к качеству готовых изделий и смесей сыпучих материалов, особенно в таких отраслях промышленности как порошковая металлургия, космонавтика, ракетостроение, радиотехника, требует более совершенных конструкций для хранения, транспортировки, смешивания и дозирования порошковый материалов высокой концентрации. Поэтому актуальность и целесообразность изучению физических аспектов движения высококонцентрированных гранулированных сред как теоретически, так и экспериментально имеет большое значение для развития теорий динамики гранулированных сред и применение данных технологий.
Анализ научной литературы по динамике течений гранулированной среды плотным слоем показывает, что не существует рациональной общепринятой теории, а имеется многообразие теоретических и численных подходов, которые отражают отдельные свойства движения дисперсной среды, что можно объяснить наличием множества различных свойств у твердых порошковых материалов.
В данной работе рассматривается течение хорошо сыпучей гранулированной среды высокой плотности в плоском канале. За счет наличия препятствия в канале рассматривается процесс смешения сыпучей среды при гравитационном или напорном течении.
• В работе было поведено математическое моделирование динамики хорошо сыпучей высококонцентрированной гранудированной среды в плоском вертикальном канале при обтекании прямоугольных препядствий
• Для моделирования гидродинамики и процессов смешения применялись три математических модели: классическая ньютоновсткая модель вязкой жидкости, модель «степенной жидкости» и модель ньютоновской жидкости на основе гидравлического подхода
• Достоверность получаемых результатов подтверждается сравнением численного решения с аналитическими зависимостями, сравнением с экспериментальными данными и проверкой на сеточную сходимость
• Получены оригинальные результаты по исследованию полей вектора скорости, концентрации, линий тока, температуры, а также процессов смешения гранулированных сред и проведен анализ влияния режимных и геометрических параметров на коэффициент смешения
• Проведенное математическое исследования может быть полезно для оптимизации работы существующих установок по смешению и усреднению гранулированных сред, а также для при создании новых аппаратов порошковой технологии.
