Simulation of particle motion along the blades of a horizontal rotor | Моделирование движения частицы по лопастям горизонтального ротора

English. The purpose of the research is to simulate the motion of particles moving along the surface of the inner blades of a horizontal rotating rotor. For the effective operation of the machines used in their design, it is necessary to find rational or optimal design, kinematic and technological parameters. As a result of the experimental substantiation of the working capacity zone, it is possible to find the required parameter values by statistical methods. Due to the development of computer technology and the development of modeling programs by the finite element method, the use of this modeling method is becoming widespread. On the one hand, there is an advantage of this method, on the other hand, obtaining a reliable result requires the specialization of the computer program for the process conditions and research tasks under consideration, the operator's experience in such studies, setting up the source data and marking the computational grid. The research methodology included a force analysis of the forces acting on the particle during its movement along the blade of a rotating rotor and subsequent mathematical modeling of the particle motion in the mathematical MatchCAD software package. Based on the expressions obtained, particle motion graphs were constructed based on the simulation results. The force analysis of the interaction of a particle with the blades of a rotating horizontal rotor made it possible to obtain expressions describing the movement of a particle along a moving blade to the center of the rotor. Based on the identified expressions, numerical modeling allowed establishing graphs of the influence of the rotor rotation frequency and friction coefficients on the angle of lifting of particles by the blades, the laws of particle motion along the rotor blade, the parameters of particle fall from the blade. The use of the obtained mathematical models makes it easier to solve specific practical problems.

Russian. Цель исследований – моделирование движения частиц, перемещающихся по поверхности внутренних лопастей горизонтального вращающегося ротора. Для эффективной работы используемых машин при их конструировании требуется отыскание рациональных или оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметров. В результате экспериментального обоснования зоны работоспособности возможно отыскание потребных значений параметров статистическими методами. В связи с развитием компьютерной техники и разработкой программ для моделирования методом конечных элементов применение данного способа моделирования получает широкое распространение. С одной стороны имеется преимущество данного метода, с другой стороны получение достоверного результата требует специализации компьютерной программы под рассматриваемые условия процесса и задачи исследований, опыта оператора по проведению подобных исследований, по настройке исходных данных и разметке расчетной сетки. Методика исследований предусматривала силовой анализ действующих на частицу сил в процессе ее движения по лопасти вращающегося ротора и последующее математическое моделирование движения частицы в математическом пакете MatchCAD. На основе полученных выражений осуществлялось построение графиков движения частиц по результатам моделирования. Проведенный силовой анализ взаимодействия частицы с лопастями вращающегося горизонтального ротора позволил получить выражения, описывающие движение частицы по движущейся лопасти к центру ротора. На основе выявленных выражений численное моделирование позволило установить графики влияния частоты вращения ротора и коэффициентов трения на угол подъема частиц лопастями, законы движения частицы по лопасти ротора, параметры падения частицы с лопасти. Использование полученных математических моделей позволяет облегчить решение конкретных практических задач.