Simulación y Optimización de Parámetros de Transporte para Transportador de Tornillo Vertical Basado en CFD + DEM
Autores: Mei, Xiao; Fang, Xiaoyu; Zhang, Liyang; Wang, Yandi; Tian, Yuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación y Optimización de Parámetros de Transporte para Transportador de Tornillo Vertical Basado en CFD + DEM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Interacción
Flujo de aire
Partículas a granel de baja densidad
Transportadores de tornillo vertical
Rendimiento de transporte
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga la interacción entre el flujo de aire y las partículas a granel de baja densidad dentro de transportadores de tornillo vertical y examina su impacto en el rendimiento del transporte. Se empleó un enfoque de simulación combinado que integra el Método de Elementos Discretos y la Dinámica de Fluidos Computacional para modelar tanto el flujo de partículas de fase única como el flujo de dos fases gas-sólido. Se desarrolló un modelo periódico basado en las características estructurales del transportador. Se analizaron las dinámicas del movimiento de partículas bajo condiciones de fase única y acopladas de dos fases utilizando simulaciones de EDEM y simulaciones acopladas de Fluent-EDEM. Se evaluaron sistemáticamente los efectos de parámetros operativos clave, incluyendo la velocidad del tornillo, la tasa de llenado y el ángulo de hélice, sobre la tasa de flujo másico. Se estableció un índice de rendimiento integral para cuantificar la eficiencia del transporte, y su validez se confirmó a través de un análisis de varianza en el modelo de regresión. Finalmente, se aplicó la metodología de superficie de respuesta para optimizar parámetros y determinar la combinación óptima de velocidad del tornillo y tasa de llenado para mejorar la eficiencia del flujo másico. Los resultados indican que el modelo de flujo de dos fases gas-sólido proporciona una representación más precisa de la dinámica de transporte en el mundo real. La investigación futura puede extender el modelo para acomodar condiciones de material más complejas.
Descripción
Este estudio investiga la interacción entre el flujo de aire y las partículas a granel de baja densidad dentro de transportadores de tornillo vertical y examina su impacto en el rendimiento del transporte. Se empleó un enfoque de simulación combinado que integra el Método de Elementos Discretos y la Dinámica de Fluidos Computacional para modelar tanto el flujo de partículas de fase única como el flujo de dos fases gas-sólido. Se desarrolló un modelo periódico basado en las características estructurales del transportador. Se analizaron las dinámicas del movimiento de partículas bajo condiciones de fase única y acopladas de dos fases utilizando simulaciones de EDEM y simulaciones acopladas de Fluent-EDEM. Se evaluaron sistemáticamente los efectos de parámetros operativos clave, incluyendo la velocidad del tornillo, la tasa de llenado y el ángulo de hélice, sobre la tasa de flujo másico. Se estableció un índice de rendimiento integral para cuantificar la eficiencia del transporte, y su validez se confirmó a través de un análisis de varianza en el modelo de regresión. Finalmente, se aplicó la metodología de superficie de respuesta para optimizar parámetros y determinar la combinación óptima de velocidad del tornillo y tasa de llenado para mejorar la eficiencia del flujo másico. Los resultados indican que el modelo de flujo de dos fases gas-sólido proporciona una representación más precisa de la dinámica de transporte en el mundo real. La investigación futura puede extender el modelo para acomodar condiciones de material más complejas.