Rotina de simulação em YADE (livre acesso) para escoamento de grãos em silos de grande porte utilizando Método de Elementos Discretos (DEM).
Sistemas granulares apresentam comportamentos não previstos na mecânica de fluídos ou na mecânica de sólidos. Muito embora no passado tenham sido tratados num ou noutro campo, nas últimas décadas desenvolveu-se todo um novo campo teórico visando analisar fenômenos que eram conhecidos, mas não bem descritos na literatura. No Movimento em Silos, diversas situações podem ocorrer, como por exemplo, no escoamento de grãos numa ampulheta que ao contrário dos líquidos, a pressão nas paredes não é proporcional à altura. Por esse motivo, ao escoar, os grãos podem formar arcos de tensão, bloqueando o fluxo. Esse fluxo de grãos em silos é um tema de interesse de diversos setores da economia. Desde silos de grãos na agroindústria, passando por transporte de minérios na mineração até o fluxo de carvão para a siderurgia, com isso percebesse a importância desse tema. As características do fluxo dos grãos dependem de vários fatores, como o formato e composição da partícula, até suas propriedades mecânicas. Juntando essa gama de variações e o fato do sistema granular não ser contínuo, sua descrição por meio de simulação computacional é mais adequada para observarmos comportamentos de fluxo. Dada essa importância, diversas plataformas comerciais para monitoramento e predição de escoamentos foram desenvolvidas nos últimos anos, com licenças de elevado custo. Contudo, existem soluções em código aberto, sendo estes baseados no método de elementos discretos, capazes de realizar simulações de grande porte. Com isso, o presente estudo apresenta um código aberto, adaptado e testado no Python, utilizando método de elementos discretos – DEM, com ênfase na aplicação típica em mineração e siderurgia. Esse código da oportunidade de além de entender as rotinas, adapta-las para o cenário no qual será utilizado.
Rotina de simulação em YADE (livre acesso) para escoamento de grãos em silos de grande porte utilizando Método de Elementos Discretos (DEM).
-
DOI: 10.22533/at.ed.6582215083
-
Palavras-chave: sistemas granulares, escoamento, simulação, python.
-
Keywords: granular systems, flow, simulation, python.
-
Abstract:
Granular systems exhibit behaviors not predicted in fluid mechanics or solid mechanics. Although in the past they have been treated in one field or another, in recent decades a whole new theoretical field has been developed to analyze phenomena that were known, but not well described in the literature. In Silos Movement, several situations can occur, such as in the flow of grains in an hourglass that, unlike liquids, the pressure on the walls is not proportional to the height. For this reason, when flowing, the grains can form tension arcs, blocking the flow. This flow of grains in silos is a topic of interest to several sectors of the economy. From grain silos in the agroindustry, through the transport of ores in mining to the flow of coal to the steel industry, with this I realized the importance of this topic. The flow characteristics of the grains depend on several factors, such as the shape and composition of the particle, to its mechanical properties. Adding this range of variations and the fact that the granular system is not continuous, its description through computer simulation is more suitable for observing flow behavior. Given this importance, several commercial platforms for monitoring and predicting flows have been developed in recent years, with high-cost licenses. However, there are open source solutions, which are based on the discrete element method, capable of performing large-scale simulations. With this, the present study presents an open code, adapted and tested in Python, using the discrete element method - DEM, with emphasis on the typical application in mining and steel. This code gives the opportunity to, in addition to understanding the routines, adapt them to the scenario in which it will be used.
-
Número de páginas: 15
- Gabriel Carvalho Matoso
- Yara Daniel Ribeiro
- Alexandre Candido Soares
