Vliv kolizních a materiálových parametrů na proces míchání granulárních systémů metodou diskrétních prvků

Bc. Martin KOZAKOVIČ

Master's thesis

The effect of collision and material parameters on the process of granular mixing by using Discrete Element Method

Abstract:

V této práci byly provedeny simulace míchání lopatkovým míchadlem v cylindrickém vertikálním mixeru obsahujícím přibližně čtyřicet dva tisíc částic o průměru 2 mm metodou diskrétních prvků. Byl zkoumán vliv koeficientu tření jak mezi částicemi, tak mezi částicemi a zdí, valivého koeficientu tření, Poissonova poměru, koeficientu restituce a Youngova modulu pružnosti na dynamiku systému. Oba koeficienty tření způsobují disipaci celkové kinetické energie a nárůst radiálního a axiálního pohybu částic, čímž podporují proces míchání. Poměrem třecích sil daných oběma koeficienty tření je určeno, jestli homogenizace vůbec proběhne. Koeficient valivého tření má zanedbatelný vliv na homogenizaci kromě speciálního případu, kdy je poměr třecích sil roven jedné. Koeficient restituce a Poissonův poměr celkovou dynamiku ani homogenizaci neovlivňují. Dynamika granulárního systému je závislá na Youngově modulu pro hodnoty menší než 50 MPa.

Abstract:

Computational simulations of a mixing process were performed in a mixer with two opposite flat blades containing approximately fourty two thousand particles with 2 mm diameter by using Discrete Element Method. Two different coefficients of friction for walls and particles were used. It was studied the effect of both coefficients of friction, coefficient of rolling friction, restitution, Poisson's ratio and Young's modulus on the granular dynamics. The dissipation of total kinetic energy and growth of radial and axial movement of particles are caused by both coefficients of friction. These features support the mixing process. The homogenization process is governed by the ratio between friction forces depended on both coefficients of friction. The effect of coefficient of rolling friction on the homogenization is negligible except a special case when the ratio of friction forces is equal one. The effect of coefficient of restitution and Poisson's ratio on the granular dynamics and homogenization is negligible. The dynamics of granular material depends on the values of Young's modulus lower than 50 MPa in this case.

Keywords

koeficient tření, koeficient valivého odporu, koeficient restituce, Youngův modul pružnosti, Poissonův poměr, metoda diskrétních prvků, granulární materiál

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Computer Modelling in Science and Technology