دانشگاه بین المللی امام خمینی

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات20
تعداد شماره‌ها360
تعداد مقالات2,962
تعداد مشاهده مقاله3,756,407
تعداد دریافت فایل اصل مقاله2,551,322
بی باک, زهرا, بنیسی, صمد. (1401). بررسی ساختار بار درون آسیاهای گردان برای شکل‌های مختلف ذرات با روش اجزای گسسته. لسان مبین, 7(2), 139-156. doi: 10.30479/jmre.2021.14442.1461
زهرا بی باک; صمد بنیسی. "بررسی ساختار بار درون آسیاهای گردان برای شکل‌های مختلف ذرات با روش اجزای گسسته". لسان مبین, 7, 2, 1401, 139-156. doi: 10.30479/jmre.2021.14442.1461
بی باک, زهرا, بنیسی, صمد. (1401). 'بررسی ساختار بار درون آسیاهای گردان برای شکل‌های مختلف ذرات با روش اجزای گسسته', لسان مبین, 7(2), pp. 139-156. doi: 10.30479/jmre.2021.14442.1461
بی باک, زهرا, بنیسی, صمد. بررسی ساختار بار درون آسیاهای گردان برای شکل‌های مختلف ذرات با روش اجزای گسسته. لسان مبین, 1401; 7(2): 139-156. doi: 10.30479/jmre.2021.14442.1461

بررسی ساختار بار درون آسیاهای گردان برای شکل‌های مختلف ذرات با روش اجزای گسسته

نشریه مهندسی منابع معدنی
مقاله 8، دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 24، تیر 1401، صفحه 139-156    اصل مقاله (1.27 M)
نوع مقاله: علمی-پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.30479/jmre.2021.14442.1461
نویسندگان
زهرا بی باک1؛ صمد بنیسی* 2
1دانشجوی دکترا، گروه مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان
2استاد، گروه مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان
تاریخ دریافت: 06 آبان 1399،  تاریخ بازنگری: 09 اردیبهشت 1400،  تاریخ پذیرش: 22 خرداد 1400 
چکیده
روش اجزای گسسته (راگ) با فرض شکل کروی برای ذرات، تاکنون به طور گسترده‌ای برای بررسی حرکت بار در آسیاهای گردان، استفاده شده است. اگرچه فرض کرویت به دلیل پیچیدگی ارایه شکل ذرات غیرکروی و تاثیر بارز آن بر سرعت محاسبات و پیچیدگی تشخیص برخورد بین ذرات است، شبیه‌سازی ذرات با شکل واقعی، به در نظر گرفتن رفتار مکانیکی آن‌ها کمک می‌کند. در این تحقیق، از نرم‌افزار ©KMPCDEM، برای شبیه‌سازی حرکت بار استفاده شد. کالیبراسیون پارامترهای ورودی شبیه‌سازی با استفاده از آسیای آزمایشگاهی (با قطر 100 و طول 8/10 سانتی‌متر) انجام شد. آزمایش‌های کالیبراسیون با گلوله‌های فلزی و مکعب‌های چوبی انجام شدند. پس از کالیبراسیون، شبیه‌سازی‌هایی با شکل‌های مختلف ذرات (کروی، مکعبی و چهاروجهی) برای مطالعه تاثیر شکل ذرات بر ساختار بار انجام شد. مقایسه نتایج شبیه‌سازی با آزمایشگاهی نشان داد که تفاوت بین مقادیر اندازه‌گیری و پیش‌بینی‌ شده برای نقطه برخورد، شانه و پاشنه بار به‌ ترتیب 3، 4 و 5 درجه بود. به دلیل قفل‌شدگی بیشتر ذرات غیرکروی، تفاوت معناداری (17%) بین میزان بار در پرواز ذرات کروی و غیرکروی وجود داشت. نتایج نشان داد که کشیدگی بار با در نظر گرفتن شکل غیرکروی، حدود 5 درجه بیشتر بود. با تغییر شکل ذرات از کروی به غیرکروی، زمان انجام محاسبات برای 20 ثانیه شبیه‌سازی، 35 برابر افزایش یافت.
کلیدواژه‌ها
روش اجزای گسسته؛ آسیاهای گردان؛ شبیه‌سازی؛ شکل ذرات؛ ذرات غیرکروی
عنوان مقاله [English]
An Investigation of Various Particle Shapes Load Structure in Tumbling Mills by DEM Method
نویسندگان [English]
Z. Bibak1؛ S. Banisi2
1P.h.D Student, Kashigar Mineral Processing Research Center, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2Professor, Dept. of Mining Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]
Load movement in tumbling mills involving spherical particles has been extensively studied with the discrete element method (DEM) in the past. This assumption is legitimized by the added complexity of non-spherical shape representation, contact detection and computational cost. Simulation of particles with realistic shape helps to capture the essential aspects of mechanical behavior of the particulate material. In this research, an in-house developed DEM software called KMPCDEM© was used to simulate the charge movement with spherical and non-spherical particles. At the first to calibrate the model parameters, a model tumbling mill (100 cm diameter and 10.8 cm length) with one transparent end was used. The tests were performed with steel balls and wood cubes. After calibration, a number of mill simulations were performed with the different shape of particles (spherical, cubical, and tetrahedron) to study the effect of particle shape. Comparison of the simulation and experimental results showed that the difference between the measured and predicted impact toe, shoulder angle and bulk toe angles were within 3˚-5˚ of the measured values in the model mill. The amount of in-flight of charge when using spherical and non-spherical particles was significantly different (17%). The marked difference was attributed to higher interlocking of non-spherical particles in comparison to spherical balls. The results showed that the elongation of charge was increased (5o) by considering the non-spherical shape of particles. The simulation computation time increased by 35 times when the shape of particles changed from spherical to cubical.
کلیدواژه‌ها [English]
Discrete element method (DEM), Tumbling mills, Simulation, Particle shape, Non-spherical particles
سایر فایل های مرتبط با مقاله
مراجع
  1. Höhner, D., Wirtz, S., Kruggel-Emden, H., and Scherer, V. (2011). “Comparison of the multi-sphere and polyhedral approach to simulate non-spherical particles within the discrete element method: Influence on temporal force evolution for multiple contacts”. Powder Technology, 208: 643-656.
  2. Cundall, P. A., and Strack, O. D. L. (1979). “A discrete numerical model for granular assemblies”. Géotechnique, 29: 47-65.
  3. Ghasemi, A., Hasankhoei, A., Parsapour,, Razi, E., and Banisi, S. (2020). “A combined physical and DEM modelling approach to improve performance of rotary dryers by modifying flights design”. Drying Technology, 1-18.
  4. Bibak, Z., Rahmani, S., and Banisi, S. (2018). “An investigation of particle shape effects on load movement in tumbling mills by discrete element method (DEM)”. XXIX International Mineral Processing Congress (IMPC), Moscow, Russia, pp. 10. DOI: http://kmpchemmat.ir/pii/243105.
  5. Ghasemi, A., Mousavi, O., and Banisi, S. (2014). “Effect of time step on the accuracy of DEM calculation”. XXVII International Mineral Processing Congress (IMPC), Chile, https://www.researchgate.net/publication/339133315.
  6. Govender, N., Rajamani, R., Wilke, D. N., Wu, Ch.Y., Khinast, J., and Glasser, B. J. (2018). “Effect of particle shape in grinding mills using a GPU based DEM code”. Minerals Engineering, 129: 71-84.
  7. Cleary, P. W. (2009). “Industrial particle flow modelling using discrete element method”. Engineering Computations, 26(6): 698-743.
  8. Kodam, M., Bharadwaj, R., Curtis, J., Hancock, B., and Wassgren, C. (2010a). “Cylindrical object contact detection for use in discrete element method simulations. Part I - contact detection algorithms”. Chemical Engineering Science, 65: 5852-5862
  9. Cleary, P. W., and Owen, P. (2019). “Effect of particle shape on structure of the charge and nature of energy utilisation in a SAG mill”. Minerals Engineering, 132: 48-68.
  10. Cleary, P. W., and Sawley, M. L. (2002). “DEM modeling of industrial granular flows: 3D case studies and the effect of particle shape on hopper discharge”. Applied Mathematical Modeling, 26: 89-111.
  11. Khazeni, A., and Mansourpour, Z. (2018). “Influence of non-spherical shape approximation on DEM simulation accuracy by multi-sphere method”. Powder Technology, 332: 265-278.
  12. Höhner, D., Wirtz, S., and Scherer, V. (2014). “A study on the influence of particle shape and shape approximation on particle mechanics in a rotating drum using the discrete element method”. Powder Technology, 253: 256-265.
  13. Markauskas, D., Kacianauskas, R., Dziugys, A., and Navakas, R. (2010). “Investigations of adequacy of multi-sphere approximation of elliptical particles for DEM simulations”. Granular Matter, 12: 107-123.
  14. Ma, H., and Zhao, Y. (2017). “Modelling of the flow of ellipsoidal particles in a horizontal rotating drum based on DEM simulation”. Chemical Engineering Science, 172: 636-651.
  15. Cleary, P. W., Stokes, N., and Hurley, J. (1997). “Efficient collision detection for three dimensional super ellipsoidal particles”. Proceedings of 8th International Computational Techniques and Applications Conference, Adelaide, Australia, 139-144.
  16. Hosseininia, E. S., and Mirghasemi, A. A. (2006). “Numerical simulation of breakage of two-dimensional polygon-shaped particles using discrete element method”. Powder Technology, 166: 100-112.
  17. Govender, N., Wilke, D. N., Kok, S., and Els, R. (2014). “Development of a convex polyhedral discrete element simulation framework for Nvidia Kepler based GPUs”. Journal of Computational and Applied Mathematics, 270: 386-400.
  18. Parteli, E. J. R. (2013b). “DEM Simulation of particles of complex shapes using the multisphere method: application for additive manufacturing”. AIP Conference Proceedings, 1542: 185-188.
  19. Latham, J. P., Munjiza. A., Xavier Garcia. X., Xiang. J., and Guises. R. (2008). “Three-dimensional particle shape acquisition and use of shape library for DEM and FEM/DEM simulation”. Minerals Engineering, 21: 797-805.
  20. Gan, J. Q., Zhou, Z. Y., and Yu, A. B. (2016). “A GPU-based DEM approach for modelling of particulate systems”. Powder Technology, 30: 1172-1182.
  21. Ghasemi, A., Haankhoei, A., Parsapour, Gh., and Bannisi, S. (2016). “Modifying the design of drying chamber flights of the Gol-E-Gohar pelletizing plant ball mill”. XXVIII International Mineral Processing Congress (IMPC), Quebec City, Canada, https://www.researchgate.net/publication/334638246.
  22. Baraff, D. (1997). “An introduction to physically based modeling: rigid body simulation 1—unconstrained rigid body dynamics”. SIGGRAPH ‘97 Course Notes, http://www.cs.cmu.edu/~baraff/pbm/rigid1.pdf.
  23. Hasankhoei, A. R., Maleki-Moghaddam, M., Haji-Zadeh, A., Barzgar, M. E., and Banisi, S. (2019). “On dry SAG mills end liners: Physical modeling, DEM-based characterization and industrial outcomes of a new design”. Minerals Engineering, 141: 105835.
  24. Fraige, F.Y., Langston, P. A., and Chen, G. Z. (2008). “Distinct element modelling of cubic particle packing and flow”. Powder Technology, 186: 224-240.
  25. Maleki-Moghaddam, M., Ghasemi, A., Yahyaei, M., and Banisi, S. (2015). “The impact of end-wall effect on the charge trajectory in tumbling model mills”. International Journal of Mineral Processing, 144: 75-80.
  26. Morrison, A., Govender, I., A. Mainza, A., and Parker, D. (2016). “The shape and behaviour of a granular bed in a rotating drum using Eulerian flow fields obtained from PEPT”. Chemical Engineering Science, 152: 186-198.
  27. Shahbazi, B., Jafari, M., Parian, Rosenkranz, J., and Chelgani, S. C. (2020). “Study on the impacts of media shapes on the performance of tumbling mills–A review”. Minerals Engineering, 157: 106490.
  28. Wang, S., Fan, Y., and Ji, S. (2018). “Interaction between super-quadric particles and triangular elements and its application to hopper discharge”. Powder Technology, 339: 534-549.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 308
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 264


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب