Имитационное моделирование процесса перемешивания сыпучих смесей в вибрационном аппарате периодического действия

Abstract

Качество сухих строительных смесей определяется их однородностью, что напрямую зависит от эффективности работы смесителей, среди которых для бережного и интенсивного смешивания сыпучих материалов различной плотности и дисперсности применяются вибрационные смесители. Однако процесс осложняется явлением сегрегации частиц и необходимостью учета случайных характеристик материалов и параметров вибровоздействия. Для описания процесса перемешивания авторами статьи предложен вероятностный подход с использованием уравнения конвективной диффузии. Для решения указанного уравнения перспективным представляется применение стохастического подхода на основе аппарата цепей Маркова. В рамках данной парадигмы производится дискретизация рабочего объема смесителя на набор ячеек идеального смешения, а перенос материальных компонентов описывается посредством матрицы переходных вероятностей, определяющей кинетику пространственного перераспределения частиц. Модель позволяет прогнозировать распределение компонентов в смеси с учетом случайных факторов. Имитационное моделирование подтвердило адекватность описания процессов виброожижения и перемешивания, включая диффузионные и сегрегационные механизмы. Методика определения стохастических коэффициентов модели апробирована на виртуальной имитационной установке – цифровом компьютерном двойнике вибрационного аппарата периодического действия. Предложенный подход позволяет количественно оценить эффективность вибрационного смешивания. Модель может быть использована для проектирования технологических линий и управления качеством строительных смесей. Дальнейшие исследования целесообразно направить на учет реальных реологических свойств материалов.