Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МЕХАНОАКТИВАЦИИ В ДИСКОВОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ МЕХАНОАКТИВАТОРЕ (ЭДМА) В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ANSYS

Беззубцева М.М. 1 Волков В.С. 1
1 Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
1. Беззубцева М.М. Электромагнитные измельчители для пищевого сельскохозяйственного сырья. Теория и технологические возможности: дис…докт. техн. наук. – СПб. 1997. – 495 с.
2. Беззубцева М.М. Электромагнитный измельчитель // Патент России 2045195,1995. Бюл № 7.
3. Волков В.С. Электромагнитный измельчитель // Патент России 84263. 2009. Бюл. № 19.
4. Беззубцева М.М., Волков В.С. Прикладная теория способа электромагнитной механоактивации // Известия Международной академии аграрного образования. –2013. – № 16. Том 3. С. 93-96.
5. Беззубцева М.М., Волков В.С. Обеспечение условий управления процессом измельчения продуктов в электромагнитных механоактиваторах (ЭММА) //Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 7. С. 93 – 94.
6. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование режимов работы электромагнитных механоактиваторов // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 8. – С. 109–110.
7. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Исследование аппаратов с магнитоожиженным слоем // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6. Ч.2. С. 258 – 262.
8. Беззубцева М.М., Волков В.С., Платашенков И.С. Интенсификация технологических процессов переработки сельскохозяйственной продукции с использованием электромагнитных механоактиваторов постоянного тока // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2008. 39. с. 190 – 192.
9. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование физико-механических процессов в дисковом электромагнитном механоактиваторе (ЭДМА) // Международный журнал экспериментального образования. 2012. Т. 2012. № 12 – 1. С.116.
10. Беззубцева М.М., Волков В.С, Прибытков П.С. Расчет электромагнитного механоактиватора с применением программного комплекса ANSYS // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2009. № 15. С. 150-154.
11. Волков В.С., Прибытков П.С., Елисеев А.Н. Расчет электромагнитного механоактиватора с применением программного комплекса ANSYS: учеб.-метод. пособие. 2009. СПб.: СПбГАУ. – 50 с.
12. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование энергоэффективности дискового электромагнитного механоактиватора путем анализа кинетических и энергетических закономерностей. // Фундаментальные исследования, 2013. – № 10 Ч.9. С. 1899-1903.
13. БеззубцеваМ.М. Энергоэффективный способ электромагнитной активации // Международный журнал экспериментального образования. – 2012. – № 5. С. 92–93.

Дисковый электромагнитный механоактиватор (ЭДМА) представляет собой новый перспективный вид измельчающего оборудования для ресурсо- и энергосберегающих технологий переработки вторичного сырья. Принцип действия ЭДМА основан на нетрадиционном способе передачи механической энергии слою размольных элементов с использованием постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля [1, 2, 3].

Условием получения продукта с ровным гранулометрическим составом в узком диапазоне дисперсности при обработке в ЭДМА является равномерное распределение силовых нагрузок во всем объеме рабочей камеры [4, 5, 6, 7, 8, 9].

Для определения оптимальных параметров работы ЭДМА процесс электромагнитной механоактивации смоделирован в среде программного комплекса ANSYS [10]. При моделировании использован стационарный магнитный с открытыми границами трехмерный тип анализа.

Поле анализируемой магнитной системы – трехмерное. Расчет проведен методом скалярных магнитных потенциалов с использованием специально предназначенных для этого метода 8-узловых конечных элементов SOLID96, заполняющих все пространство внутри модели (и воздух, и магнитопровод, и объем, занимаемый намагничивающей обмоткой). Поскольку конечно-элементная сетка создавалась в режиме свободного построения, эти конечные элементы применяются в их частном виде – в форме тетраэдров (четырехгранников) с четырьмя узлами вместо восьми. Использована разновидность метода скалярного магнитного потенциала – дифференциальный скалярный потенциал (DSP).

При моделировании введены следующие допущения:

1) теоретически поле рассматриваемой системы простирается в бесконечность. Поэтому бесконечно протяженное пространство на модели ограничивается поверхностями сплошного круглого цилиндра. Конечные элементы типа INFIN, моделирующие границы, простирающиеся в бесконечность, не использованы;

2) связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля в любой точке магнитопровода определена основной кривой намагничивания по индукции (В=f(Н)) [1] материала магнитопровода;

3) предполагаем, что магнитный поток параллелен вертикальным плоскостям симметрии zy и zx (это обеспечивается в методе скалярного магнитного потенциала по умолчанию) и перпендикулярен горизонтальной плоскости симметрии ху. Последнее обеспечено тем, что скалярный магнитный потенциал всех точек плоскости ху модели принят одинаковым и равны нулю;

4) на верхней горизонтальной и боковой цилиндрических внешних поверхностях модели поток имеет параллельное граничное условие.

В результате расчета определены скалярные магнитные потенциалы (MAG) всех узлов модели (в данном расчете 999999 узлов). Каждый узел модели имеет индивидуальный номер, по которому его можно найти на конечно-элементной модели.

После приложения нагрузок к узлам конечно-элементной модели был произведен расчет. В результате были получены градиентная и векторная картины поля, показывающие параметры электромагнитного поля в виде интенсивности значений индукции и направлений магнитных потоков во всем объеме ЭДМА. Также определены кривые изменения суммарной магнитной индукции по ширине, глубине и высоте рабочего объема (BWIDTH, BDEPTH, BUP) [10,11].

Результаты компьютерного моделирования ЭДМА дают возможность рассчитать силовое взаимодействие между размольными элементами активатора в любой точке рабочего объема. [1, 4, 7]

По результатам компьютерного моделирования ЭДМА [10,11] рассчитано силовое взаимодействие между размольными элементами активатора в любой точке рабочего объема по формуле [1, 9]:

bezz1.wmf. (1)

где μ – магнитная проницаемость размольных элементов; Н – напряжённость магнитного поля (принимающая значение Н1 – напряженность магнитного поля во внешней части камеры измельчителя – механоактиватора, Н2 – напряженность магнитного поля во внутренней части измельчителя – механоактиватора); R0 – радиус размольных элементов; φ – угол деформации структурной цепочки.

Спроектированные с помощь программного комплекса аппараты [1, 2, 3] обеспечивают получение продукта с ровным гранулометрическим составом в оптимальном диапазоне дисперсности [1, 7].


Библиографическая ссылка

Беззубцева М.М., Волков В.С. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МЕХАНОАКТИВАЦИИ В ДИСКОВОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ МЕХАНОАКТИВАТОРЕ (ЭДМА) В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ANSYS // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 11-1. – С. 151-153;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4462 (дата обращения: 08.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074