Medición y simulación CFD-DEM de la velocidad de suspensión de cacahuetes y suelo arcilloso pesado en el momento de la cosecha
Autores: Qin, Mingyang; Jin, Yu; Luo, Weiwen; Wu, Feng; Shi, Lili; Gu, Fengwei; Cao, Mingzhu; Hu, Zhichao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Medición y simulación CFD-DEM de la velocidad de suspensión de cacahuetes y suelo arcilloso pesado en el momento de la cosecha
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Velocidad de suspensión
Limpieza
Mecanismos de clasificación
Sujetos experimentales
Dinámica de fluidos
Acoplamiento de elementos discretos de partículas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
La velocidad de suspensión es el núcleo de los mecanismos de limpieza y clasificación que utilizan una combinación de un ventilador y un tamiz vibratorio. Para investigar esto, se utilizaron varios sujetos experimentales, como cacahuetes con diferentes granos y terrones pesados de arcilla en diferentes estados. El experimento implicó simular la velocidad de suspensión de materiales a través de cálculos numéricos utilizando dinámica de fluidos y acoplamiento de elementos discretos de partículas. Se empleó el modelo Euleriano para estudiar el flujo bifásico gas-sólido acoplado. El experimento midió las velocidades de suspensión de cacahuetes de un solo y doble grano, que se encontraron en 8.34~9.40 m/s y 8.13~9.51 m/s, respectivamente. Bajo un contenido de agua del 20.4% y condiciones grumosas, las velocidades de suspensión de terrones más pequeños, terrones uno al lado del otro y terrones más grandes fueron de 12.61~14.30 m/s, 14.16~15.76 m/s y 16.44~18.72 m/s, respectivamente; bajo un contenido de agua del 20.4% y terrones más pequeños, las velocidades de suspensión de terrones grumosos y en tira fueron de 12.61~14.30 m/s, 11.90~14.13 m/s, respectivamente; bajo terrones grumosos y más pequeños, la velocidad de suspensión en 17.6%, 20.4% y 23.9% de contenido de agua varió de 12.38 a 14.20 m/s, 12.61 a 14.30 m/s y 12.62 a 14.49 m/s, respectivamente. Las simulaciones mostraron que la velocidad de suspensión para diferentes tipos de cacahuetes, tamaños de terrones, formas y contenidos de agua fue menos diferente a los experimentos reales. Específicamente, los errores relativos en la velocidad de suspensión para cacahuetes de un solo grano, cacahuetes de doble grano, terrones más pequeños, terrones uno al lado del otro, terrones más grandes, terrones grumosos, tiras de terrones y terrones con 17.3%, 20.4% y 23.9% de contenido de agua fueron del 1.2%, 4.1%, 0.4%, 2.0%, 4.4%, 0.4%, 5.1%, 5.4%, 0.4% y 1.9%, respectivamente, en comparación con las mediciones reales de experimentos. Los resultados indican una diferencia significativa en la velocidad de suspensión entre cacahuetes y terrones pesados de arcilla, que se pueden distinguir entre sí en función de esta diferencia. Además, se ha encontrado que los resultados de la simulación son consistentes con los resultados experimentales, verificando así la viabilidad de medir la velocidad de suspensión del material utilizando el acoplamiento gas-sólido CFD-DEM.
Descripción
La velocidad de suspensión es el núcleo de los mecanismos de limpieza y clasificación que utilizan una combinación de un ventilador y un tamiz vibratorio. Para investigar esto, se utilizaron varios sujetos experimentales, como cacahuetes con diferentes granos y terrones pesados de arcilla en diferentes estados. El experimento implicó simular la velocidad de suspensión de materiales a través de cálculos numéricos utilizando dinámica de fluidos y acoplamiento de elementos discretos de partículas. Se empleó el modelo Euleriano para estudiar el flujo bifásico gas-sólido acoplado. El experimento midió las velocidades de suspensión de cacahuetes de un solo y doble grano, que se encontraron en 8.34~9.40 m/s y 8.13~9.51 m/s, respectivamente. Bajo un contenido de agua del 20.4% y condiciones grumosas, las velocidades de suspensión de terrones más pequeños, terrones uno al lado del otro y terrones más grandes fueron de 12.61~14.30 m/s, 14.16~15.76 m/s y 16.44~18.72 m/s, respectivamente; bajo un contenido de agua del 20.4% y terrones más pequeños, las velocidades de suspensión de terrones grumosos y en tira fueron de 12.61~14.30 m/s, 11.90~14.13 m/s, respectivamente; bajo terrones grumosos y más pequeños, la velocidad de suspensión en 17.6%, 20.4% y 23.9% de contenido de agua varió de 12.38 a 14.20 m/s, 12.61 a 14.30 m/s y 12.62 a 14.49 m/s, respectivamente. Las simulaciones mostraron que la velocidad de suspensión para diferentes tipos de cacahuetes, tamaños de terrones, formas y contenidos de agua fue menos diferente a los experimentos reales. Específicamente, los errores relativos en la velocidad de suspensión para cacahuetes de un solo grano, cacahuetes de doble grano, terrones más pequeños, terrones uno al lado del otro, terrones más grandes, terrones grumosos, tiras de terrones y terrones con 17.3%, 20.4% y 23.9% de contenido de agua fueron del 1.2%, 4.1%, 0.4%, 2.0%, 4.4%, 0.4%, 5.1%, 5.4%, 0.4% y 1.9%, respectivamente, en comparación con las mediciones reales de experimentos. Los resultados indican una diferencia significativa en la velocidad de suspensión entre cacahuetes y terrones pesados de arcilla, que se pueden distinguir entre sí en función de esta diferencia. Además, se ha encontrado que los resultados de la simulación son consistentes con los resultados experimentales, verificando así la viabilidad de medir la velocidad de suspensión del material utilizando el acoplamiento gas-sólido CFD-DEM.