مدل‌سازی جریان دانه‌ای به کمک مدل رئولوژیکی μ(i) در روش sph

مدل‌سازی جریان‌های دانه‌ای به علت ماهیت ذره‌ای و جدا بودن آن‌ها، یکی از مسائل مورد علاقه محققان برای شبیه‌سازی در روش‌های ذره‌ای (لاگرانژی) در دینامیک سیالات محاسباتی می‌باشد. به همین دلیل تاکنون تحقیقات گسترده‌ای برای مدل‌سازی این نوع از جریان‌ها انجام شده است. در این مطالعات ذرات پیوسته و تراکم‌ناپذیر فرض شده و رفتار آن‌ها به کمک مدل‌های ویسکوپلاستیک بررسی شده‌اند که منجر به کاربرد معادلات حرکت سیال در این جریان‌ها شده است. یکی از روش‌های پرکاربرد لاگرانژی، روش هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) است. در این تحقیق برای بررسی حرکت دانه‌ای از کد sphysics استفاده شده است که در این کد برای تعیین مقادیر فشار از معادله حالت بهره گرفته می‌شود. سپس با توسعه آن و بهره‌گیری از مدل رئولوژیکی μ(i) انطباق یافته، جریان دانه‌ای به صورت دو بعدی مدل‌سازی شده است. این مدل به کمک داده‌های آزمایشگاهی و بر اساس مشخصات فیزیکی حرکت دانه‌ها، از جمله لختی و مقدار اصطکاک، به دست آمده است. در نهایت برای بررسی عملکرد کد توسعه یافته، نتایج مدل با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. نتایج حاکی از آن است که روش هیدرودینامیک ذرات هموار مورد استفاده در این تحقیق، توانایی مدل‌سازی مناسب سطح آزاد و تعیین ذرات بدون حرکت در بخش داخلی جریان دانه‌ای را در هر گام زمانی دارد.

Modeling Granular Flow Using μ (I) Rheological Model in SPH Method

Due to the nature of the particle and its separation, modeling granular flow is one of the interesting simulation problems in particle (Lagrangian) methods in computational fluid dynamics. Therefore, many studies have been made for modeling these kind of flows. In these studies, particles are supposed to be continuous and incompressible and their behavior is investigated by using viscoplastic models which result in flow motion equations. One of the popular Langrangian methods is smoothed particle hydrodynamics (SPH). In this paper investigation of granular flow using SPHysics code with equation of state is used for determining pressure. Then by developing and implementing regulated μ (I) rheological model, granular flow was modeled as 2D. This model is derived by utilizing experimental data and physical parameters of motion particles as inertia and friction. Finally for investigation of code operation, model results were compared to experimental data. The results show that smoothed particle hydrodynamics method used in this study has the ability of modeling free surface and determining static particles at inertial granular flow at each time step.