Про наближене обчислення швидкості потоку зернової суміші в циліндричному віброрешеті
Анотація
Виведено нелінійне диференціальне рівняння першого порядку, яке описує усталений вертикальний рух шару віброзрідженої дрібнозернистої суміші по внутрішній поверхні циліндричного решета віброцентрифуги, що обертається зі сталою кутовою швидкістю навколо вертикальної вісі. В основу рівняння покладено нелінійну квадратично-полігональну залежність дотичного напруження в суміші від швидкості деформації зсуву. Припускається, що реологічні сталі в цій залежності параметрично пов’язані з фізико-механічними характеристиками зерносуміші та характеристиками механічних коливань віброцентрифуги. Додатково до рівняння сформульовано крайову умову. Вона виражає відсутність ковзання суміші по поверхні віброрешета. Одержано аналітичний розв’язок поставленої крайової задачі у вигляді квадратури, яка не виражається через елементарні або затабульовані спеціальні функції. Тому для обчислення квадратури (або швидкості потоку) запропоновано два наближених способи, які ґрунтуються на відомій в інтегральному численні формулі Сімпсона. У першому способі названа формула безпосередньо застосовується для обчислення інтеграла, а в другому додатково проводиться попередня апроксимація підінтегральної функції, завдяки чому основна частина інтеграла виражається окремим доданком у аналітичному вигляді. Показано, що другий спосіб обчислень більш точний, ніж перший. Його похибка не перевищує десятих долей відсотка, що встановлено порівнянням наближених і точних результатів, одержаних числовим комп’ютерним інтегруванням. Ефективне використання формули Сімпсона можливе завдяки відносно малій товщині рухомого шару зерносуміші. В статті наведено перелік останніх публікацій, де раніше в континуальних моделях руху сипкого матеріалу використовували квадратичну реологічну залежність. Сформульована мета дослідження, яка полягає а виведенні компактних формул для наближеного обчислення швидкості усталеного зернопотоку на поверхні циліндричного решета віброцентрифуги. В результаті проведених розрахунків досліджено вплив товщини рухомого шару та реологічних сталих на швидкість потоку зерносуміші.
