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文章基本信息

  • 标题:Computational simulation of soybean particles flow in a hopper using computational fluid dynamics (CFD) and discrete elements method (DEM)
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  • 作者:Jéssica Aparecida Apolinário de Paula ; Érica Victor de Faria ; Ana Christina Pitard Lima
  • 期刊名称:Research, Society and Development
  • 电子版ISSN:2525-3409
  • 出版年度:2020
  • 卷号:9
  • 期号:8
  • 页码:1-28
  • DOI:10.33448/rsd-v9i8.5463
  • 出版社:Grupo de Pesquisa Metodologias em Ensino e Aprendizagem em Ciências
  • 摘要:As tremonhas são as estruturas mais comuns usadas em unidades de armazenamento de produtos agrícolas, como grãos e cereais. A soja, que é um dos produtos mais comuns no Brasil, passa a maior parte do tempo em uma tremonha entre as etapas de colheita e embarque. Problemas como danos às estruturas da tremonha durante a saída são fatores que foram objeto de estudos usando modelos computacionais. A Fluidodinâmica Computacional (CFD) tem desempenhado um grande papel no estudo de sistemas gás-sólido, juntamente com o Método de Elementos Discretos (DEM). Esse método gerencia a fase fluida e a fase sólida, que neste caso é granular, por meio das abordagens Euleriana e Lagrangiana. O DEM é baseado na interação entre as partículas e cada uma é monitorada separadamente. Este trabalho tem por objetivo calibrar os parâmetros do modelo mola-amortecedor, presente no estudo da dinâmica granular dos fluidos, que influencia o contato entre as partículas de soja no silo. Para este fim foi feita a comparação do tempo experimental de descarga da soja em uma tremonha, com o tempo resultante de 27 simulações geradas por um planejamento composto central (PCC). Através da análise das simulações e estatísticas, foi possível identificar os fatores que influenciam o tempo de descarga ou não e estabelecer uma calibração desses parâmetros que melhor descrevem os resultados experimentais.
  • 其他摘要:The hoppers are the most common structures used in storage units for agricultural products such as grains and cereals. The soybean, which is one of the most common products in Brazil spend most of their time in a hopper between the stages of picking and shipment. Problems such as damage to the hopper structures during the outflow are factors that have been the subject of studies using computational models. Computational Fluid Dynamics (CFD) has played a big role in gas-solid systems study, together with the Discrete Element Method (DEM). This method manages both fluid phase as the solid phase, which in this case is granular, through the Eulerian and Lagrangian approach. The DEM is based on the interaction between the particles and each one is separately monitored. This work aims to calibrate the parameters of the spring-dashpot model, in the granular dynamics of fluids study, which influences the contact between the soy particles in the silo. For this purpose, a comparison was made of the experimental discharge time of soybeans into a hopper, with the time resulting from 27 simulations generated by a central composite design (CCD). Through the analysis of the simulations and statistics, it was possible to identify the factors that influence whether or not the time of discharge and establish a calibration of these parameters that best describe the experimental results.
  • 关键词:Computational simulation; Soybean; Hopper; Discharge time.
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