УДК 519.876.5: 004.942
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ВЗАЄМОДІЇ ЧАСТИНОК ГРАНУЛЬОВАНОГО СЕРЕДОВИЩА ПІД ЧАС РОЗСІЮВАННЯ
В. Шарко, канд. техн. наук, e-mail: vadim.vegov@almadavir.com,
https://orcid.org/0000-0002-4497-4945
НЦ «Альмадавир»
А. Цулая, канд.фіз.-мат. наук, e-mail: anavats51@gmail.com
orcid.org/0000-0002-3943-1831,
Д. Читаєв, e-mail: denyschytaiev@ukr.net
ДНУ «УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого»
Анотація
Мета. У статті розглядається проблема моделювання процесу розсіювання частинок гранульованого середовища, які знаходяться у вільній взаємодії, з метою використання результатів для побудови відповідних імітаційних моделей. Зрозуміло, що такі моделі будуть затребувані у проектуванні різних розсіювальних пристроїв, а також доповнять можливості перевірки впливу технічних параметрів пристроїв на розподіл частинок по поверхні без необхідності проведення фізичного експерименту.
Істотну роль імітаційне моделювання може грати в сільгоспмашинобудуванні під час створення технічних засобів для розсіювання (сівби) насіння, розкидання добрив.
Наявні у вільному доступі результати моделювання деяких варіантів процесу розсіювання не закривають дуже багатьох питань їх досліджень і вимагають додаткових зусиль для вирішення таких завдань.
Методи дослідження: теоретична механіка, лінійна алгебра і геометрія, матеріалознавство і теорія ймовірності.
Результати досліджень. У цій роботі на базі класичних методів теоретичної механіки, лінійної алгебри і геометрії, матеріалознавства і теорії ймовірності розроблений алгоритм побудови моделі взаємодії гранульованих часток в процесі розсіювання, особливість якого полягає в тому, що положення і швидкості кожної з розсіюваних часток у часі і фізичному просторі обчислюються із заданою точністю в дискретні моменти часу у безперервному просторі, починаючи з початкового потрапляння сукупності частинок у пристрій і закінчуючи розсіюванням частинок на поверхні.
Запропонований алгоритм є вихідним для подальших кроків з його ускладнення з урахуванням застосування методів математичної статистики під час обробки чисельних результатів розсіювання частинок, що дозволить визначити відповідні закономірності їх розподілів.
Висновки. Пропонується особливо приділити увагу моделюванню взаємодії частинок з елементами конструкції пристрою розсіювання, впливу повітряного потоку на швидкість переміщення частинок, дій на частки гравітаційного поля і вібрації елементів конструкції.
Ключові слова: моделювання, процес розсіювання, гранульована частка, закон розподілу, випадкова величина, простір подій.
УДК 519.876.5: 004.942
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧАСТИЦ ГРАНУЛИРОВАННОЙ СРЕДЫ ПРИ РАССЕИВАНИИ
В. Шарко, канд. техн. наук, e-mail: vadim.vegov@almadavir.com,
https://orcid.org/0000-0002-4497-4945
НЦ «Альмадавир»
А. Цулая, канд.физ.-мат. наук, e-mail: anavats51@gmail.com
orcid.org/0000-0002-3943-1831,
ГНУ «УкрНИИПИТ им.Л. Погорелого»,
Д. Читаев, e-mail: denyschytaiev@ukr.net
ГНУ «УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого»
Аннотация
Цель. В статье рассматривается проблема моделирования процесса рассеивания частиц гранулированной среды, находящихся в свободном взаимодействии, с целью использования результатов для построения соответствующих имитационных моделей. Понятно, что такие модели будут востребованы при проектировании различных рассеивающих устройств, а также дополнят возможности проверки влияния технических параметров устройств на распределение частиц по поверхности без необходимости проведения физического эксперимента.
Существенную роль имитационное моделирование может играть в сельхозмашиностроении при создании технических средств для рассеивания (посева) семян, разбрасывания удобрений.
Имеющиеся в свободном доступе результаты моделирования некоторых вариантов процессов рассеивания не закрывают очень многих вопросов их исследования и требуют дополнительных усилий по решению таких задач.
Методы исследований: теоретическая механика, линейная алгебра и геометрия, материаловедение и теория вероятности.
Результаты исследований. В данной работе на базе классических методов теоретической механики, линейной алгебры и геометрии, материаловедения и теории вероятности разработан алгоритм построения модели взаимодействия гранулированных частиц в процессе рассеивания, особенность которого состоит в том, что положения и скорости каждой из рассеиваемых частиц во времени и физическом пространстве вычисляются с задаваемой точностью в дискретные моменты времени в непрерывном пространстве, начиная c первоначального попадания совокупности частиц в устройство и заканчивая рассеиванием частиц на поверхности.
Предложенный алгоритм является исходным для последующих шагов по его усложнению с учетом применение методов математической статистики при обработке численных результатов рассеивания частиц, что позволит определить соответствующие закономерности их распределений.
Выводы. Предлагается особо уделить внимание моделированию взаимодействия частиц с элементами конструкции устройства рассеивания, влияния воздушного потока на скорость перемещения частиц, действий на частицы гравитационного поля и вибрации элементов конструкции.
Ключевые слова: моделирование, процесс рассеивания, гранулированная частица, закон
распределения, случайная величина, пространство событий.
UDC 519.876.5: 004.942
MODELING OF THE PROCESS OF INTERACTION OF PARTICLES OF GRANULATED ENVIRONMENT DURING SCATTERING
V. Sharko, PhD, e-mail: vadim.vegov@almadavir.com,
https://orcid.org/0000-0002-4497-4945,
SC «Almadavir», Kiev
A. Tsulaia, PhD, Sc., Senior Scientist,
e-mail: anavats51@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-3943-1831,
StSO «L. Pogorelyy UkrNDIPVT»,
D. Chitaev, StSO, e-mail: denyschytaiev@ukr.net
«L. Pogorelyy UkrNDIPVT»
Summary
Goal. Computation granular dynamics is explored in the article for the conditions of free interaction between particles. The model shall be used to further specific imitations. Such models shall be in demand in the design of various scattering devices. They enhance possibilities to verify technical parameters of the devices without actual physical experiments.
Such modeling may play important roles in agricultural engineering when creating technical means for scattering seeds, spreading fertilizers.
Relevant material available in public libraries still needs further elaboration to build more precise models for granular environments.
Research methods: theoretical mechanics, linear algebra and geometry, materials science and probabilities theory.
Research results. In this paper, based on classical mechanics, linear algebra and geometry, materials science and probabilities theory, we developed an algorithm for constructing a model for the interaction of granular particles in the scattering process. The specifics of this process is the positions and speeds of each of the scattered particles are calculated in time and space with a specified accuracy at discrete points of time in a continuous space. The calculations are done starting with the initial hit of a set of particles in the device and finishing by scattering all the particles on the surface.
The proposed algorithm can be considered as a starting point for subsequent steps to elaborate it. Methods of mathematical statistics are employed to for final data processing, which is crucial for determining the final distributions.
Findings. It is proposed to give a particular attention for modeling of particle interactions with the structural elements of the scattering device. Air flow influence, gravitation field and vibrations are also important components of the modeling.
Key words: modeling, scattering process, granular particle, distribution, random variable, sample space.
Повернутись назад