مطالعه‌ی عددی المان گسسته در شناسایی اثر متغیرهای محرک ارتعاشی بر رفع گرفتگی و تخلیه‌ی سیلوی حاوی مواد دانه‌ای

رژیم جریان خروجی سیلوها تحت تاثیر متغیر های مختلفی، ازجمله ویژگی‌های هندسی آن، جنس و اندازه‌ی ذرات و تجهیزات تسهیل‌کننده‌ی جریان قرار دارد. در این تحقیق، از روش المان گسسته جهت شبیه‌سازی و مطالعه‌ی اثر ارتعاشات ناشی از نصب ویبراتور بر جریان خروجی سیلوی حاوی مواد دانه‌ای استفاده شده است. جهت اطمینان به دقت محاسبات، آنالیز حساسیت به فاکتورهای حل عددی صورت پذیرفت. همچنین جهت اعتبارسنجی، مقایسه‌هایی با نتایج تجربی و عددی موجود در مراجع انجام شده است. مشاهده‌ی شرایط واقعی نشان می‌دهد که وقتی دهانه‌ی سیلو به اندازه‌ی کافی بزرگ نیست، سیلو دچار انسداد می‌شود. در این تحقیق، با انجام تعدادی شبیه‌سازی، آستانه‌ی اندازه‌ی دهانه که منجر به انسداد می‌شود تعیین گردید و به‌ عنوان اندازه‌ی بحرانی نام‌گذاری شد. اندازه‌های بزرگ‌تر و کوچک‌‌‌تر از آن به‌ترتیب غیربحرانی و فوق‌بحرانی معرفی شدند و مطالعات بر روی این سه حالت صورت پذیرفت. مطالعات عددی تحریک ارتعاشی دیواره‌ی سیلو، به‌ازای فرکانس ها و دامنه‌های مختلف انجام شده است. به‌علاوه، جهت پی‌بردن به تاثیر محل نصب ویبراتور، شبیه‌سازی‌های لازم انجام شد و بر اساس نتایج عددی، وقتی محل آن در محدوده‌ی 20%  از ارتفاع پایین قیف تخلیه بوده، بیشترین تاثیر را داشته است. به‌عنوان نمونه‌ای دیگر از نتایج، مشخص شد که با افزایش فرکانس، ارتعاش میزان اثرگذاری ویبراتور تقویت می‌شود، هرچند با افزایش دامنه‌ی ارتعاش، تفاوت تاثیر فرکانس‌های مختلف کاهش می‌یابد. در رابطه با اثرگذاری هرکدام از متغیرهای مسئله، علاوه‌بر توضیح نظری، به تفسیر و چرایی فیزیکی آن‌ها نیز پرداخته شده است.

effects of vibrator characteristics on uncloging and outflow of silo containing granular material-dem approach

the output flow regime of the silo is influenced by different variables including its geometrical features, type and size of particles and flow aid devices. in this research, the discrete element method (dem) has been used to simulate and study effects of vibration, caused by installing a vibrator, on the output flow of silos containing granular materials. in order to ensure the accuracy of the simulations, the sensitivity analysis was performed on the numerical solution factors. for validation, comparisons with experimental and numerical results available in the open literature have been made. observing the real conditions shows that when the opening of the silo is not large enough, the silo becomes blocked. here, by performing a number of simulations, the opening size threshold at which the silo becomes blocked was determined and named as the critical size. sizes larger and smaller than that threshold were introduced as non-critical and super-critical respectively, and numerical studies were carried out on these three cases. numerical studies have been done for different values of the vibration frequency and amplitude. moreover, to find out effects of the vibrator location, relevant stimulations were conducted, and based on the obtained results, when its location was within 20% of the bottom height of the discharge funnel, it had the greatest effect. as another conclusion, it was found that by increasing the vibration frequency, the impact of the vibrator increases however, the difference in the effects of different frequencies decreases with the increase of the vibration amplitude. regarding effects of the studied variables, in addition to the theoretical explanation, their physical interpretation and reasoning has also been discussed.