عنوان پایان‌نامه
جداسازی مواد دانه ای به وسیله استوانه دوار : رهیافت دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- فیزیک- حالت جامد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5350;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72490;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5350;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72490
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- احسان نصیرباغبان
- استاد راهنما
- سید مهدی واعظ علائی
- چکیده
- مواد دانه ای به انبوهی از ذرات ماکروسکوپیک جامد گفته می شود که مکانیک حاکم بر اندرکنش آنها، به خاطر حضور نیروهای اصطکاکی اتلافی، برخورد غیر الاستیک است. بعد از آب، مواد دانه ای کاربردی ترین مواد برای انسان است. از آنجا که رفتار مواد دانه ای، متفاوت از دسته بندی های مرسوم جامد، مایع، گاز است، در بسیاری از صنایع که با این مواد سروکار دارند با مشکلاتی مواجه می شوند. از این رو بررسی دینامیک مواد دانه ای یک موضوع ضروری برای پژوهش به شمار می آید. دینامیک مواد دانه ای به دلیل حضور گسترده این مواد در صنعت، امروزه موضوعی مورد توجه برای تحقیق به شمار می آید. وقتی مواد دانه ای درون یک استوانه چرخان دوران می کنند، پس از گذشت زمانی از شروع چرخش، به یک حالت پایدار می رسند و شیب ذرات با افق تقریبا ثابت می ماند. در بخش اول این مطالعه به بررسی عوامل موثر بر زمان رسیدن و میزان شیب حالت پایدار ذرات با استفاده از شبیه سازی پرداخته ایم و نشان دادیم که اصطکاک، چگالی، سرعت چرخش و قطر ذرات به چه اندازه در مقدار شیب و زمان رسیدن به حالت پایدار تاثیرگذرا هستند. همچنین مشخص شد که شیب حالت پایدار، مستقل از قطر ذرات می باشد. پدیده تفکیک مواد دانه ای بر اساس اندازه یا چگالی مساله مهمی در صنایعی است که عمدتا با حمل و نقل و بسته بندی این مواد سر و کار دارند. جداسازی مواد دانه‌ای به وسیله استوانه‌های چرخان از روش های رایج جداسازی این مواد است. تفکیک ایجاد شده در استوانه‌های دوار به عوامل متعددی بستگی دارد که از مهمترین آنها سرعت دوران و خواص اصطکاکی بین خود ذرات و همچنین بین ذرات و دیواره می‌باشد. به منظور درک بهتر این پدیده ما با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی نقش اصطکاک بین اجزاء و سرعت چرخش استوانه در زمان تفکیک ذرات و همچنین الگوی تفکیک ایجاد شده پرداخته‌ایم. نتایج مانشان می‌دهد که مهمترین عامل در تفکیک ذرات ، اصطکاک بین ذرات با دیواره استوانه است. در تفکیک ذرات بر اساس چگالی، نشان دادیم که برای تغییر شکل تفکیک ذرات سنگین از سبک باید اصطکاک بین ذرات با دیواره استوانه را تغییر داد. همچنین سرعت چرخش استوانه نقش بسیار زیادی در زمان لازم برای تفکیک ذرات دارد. در تفکیک ذرات بر اساس سایز، نشان دادیم که با افزایش اصطکاک بین ذرات با دیواره استوانه، همچنین با تغییر سرعت چرخش استوانه، می توان در مدت زمان کوتاه تری به تفکیک دلخواه دست یافت. کلید واژه : مواد دانه ای؛ تفکیک؛ دینامیک مولکولی
- Abstract
- The dynamics of granular material is ubiquitous in industry and interesting topic for research. When the granular materials rotation in a drum, after moments of starting rotation, particles find a steady state and the slope of particles becomes fixed. In this study investigated the factors affecting of slope and the time of achieve to the steady state. Segregation of a mixture of granular materials is another important problem. When a cylindrical container, partially filled with a binary granular mixture of particles with different sizes or densities, is rotated around its axis, a segregation between the two granular components may occur.We use molecular dynamics simulations to investigate the role of friction between the components of the system and speed of rotation of the drum onsegrigation time and pattern of separation. We have shown that the most important element in segregation of grains is the friction between the grains and the wall of the cylinder. And we observed, when the number of small particles become more than the number of large particles, the segregation happens faster. Keywords: Granular materials; Segregation; Molecular dynamics
