Modellierung und numerische Analyse der Entleerung von dünnwandigen Silos
Modellierung und numerische Analyse der Entleerung von dünnwandigen Silos
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筒仓输入的建模和数值分析
DOI：
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
Sven Reinstädler
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Sven Reinstädler
在此基础上，提出了一种新的数学模型，用于对模型的数值分析，以及对模型的预测和分析。
Ziel der vorliegenden Arbeit ist ein Modell fur die numerische Analyse von Verformungen und Spannungen wahrend der Entleerung von Behaltern und Silos, die mit Flussigkeiten oder Schuttgutern befullt sind.
Das Verformungsverhalten dunnwandiger Siloschalen aus Stahl ist mit einem kontinuumsmechanischen Modell fur grose Rotationen und elastisch-viskoplastischem Materialverhalten beschrieben. Das mechanische Verhalten von Flussigkeiten und Schuttgutern ist mit den Navier-Stokes-Gleichungen fur kompressible Fluide modelliert, um Verdichtungs- und Auflockerungszonen berucksichtigen zu konnen. Der Phasenubergang zwischen ruhendem und stromendem Schuttgut ist mit einem Modell fur viskoplastische Fluide nach Bingham formuliert. Die Beschreibung von freien Oberflachen erfolgt mit der Level-Set-Methode. Mit Berucksichtigung der Wandreibung liegt ein Gesamtmodell vor, mit dem das Zusammenwirken der Verformung von Siloschalen mit dem Stromungszustand von Schuttgutern numerisch untersucht werden kann.
Die Modellgleichungen sind mit dem Prinzip der virtuellen Leistung angegeben. Die Diskretisierung erfolgt mit der Raum-Zeit-Finite-Elemente-Methode. So ist das Verformungsverhalten der Struktur innerhalb gemischt-hybrider Elemente mit quadratischen Ansatzen fur die Geschwindigkeiten und abgestimmten Ansatzen fur die Spannungen formuliert. Mit einer Pseudo-Struktur ist das Gebiet des Fluids an die Verformung der nachgiebigen Struktur entlang des gemeinsamen Randes angepasst.
Die fragmented finite element method wird fur die Bewegung von Fluiden eingesetzt, die nur in einem Teil des Raum-Zeit-Gebietes prasent sind. So wird das Raum-Zeit-Gebiet von aktiven und passiven Elementen bedeckt. Die Auswertung der Elemente mit freier Oberflache erfordert Integrationsformeln, die mit einem Algorithmus fur die Parkettierung von Teilgebieten vierdimensionaler Elemente bestimmt sind. Die Gute der Naherungslosung fur die Bewegung der freien Oberflache wird mit einer Extrapolation der Geschwindigkeiten verbessert. Die gleiche Methodik wird auch fur die Extrapolation der Dichte kompressibler Fluide eingesetzt, um in neu aktivierten Elementen gultige Startwerte fur eine Naherungslosung zu erhalten.
Die Beanspruchung und das Verformungsverhalten von Siloschalen ist fur ruhende und stromende Schuttguter untersucht. Die Entwicklung der freien Oberflache von Flussigkeiten und Schuttgutern wird wahrend zentrischer und exzentrischer Entleerungen analysiert.
DOI：
10.1016/j.cma.2013.01.007
发表时间：
2013-05
影响因子：
7.2
作者：
Y. Sudhakar;W. Wall
通讯作者：
Y. Sudhakar;W. Wall