Дослідження можливості застосування комп’ютерного моделювання в процесі оптимізації конструкторських рішень при проектуванні зерноочисних машин

Abstract

В статті представлено результати комп’ютерного моделювання процесу руху повітряного потоку в аспіраційній камері повітряного сепаратора, конструкція якого базується на основі [11]. Комп’ютерне моделювання здійснене з використанням програми «Solid Works» (Flow Simulation). За його результатами проведено аналіз роботи машини, виявлено ряд недоліків та внесено відповідні зміни в її конструкцію для підвищення ефективності роботи. Повторно здійснено комп’ютерне моделювання в удосконаленій 3D-моделі конструкції повітряного сепаратора, яке демонструє більшу ефективність останньої над попередніми конструкціями. Основними критеріями оцінки ефективності функціонування конструкції повітряного сепаратора під час виконання комп’ютерного моделювання були швидкість повітряного потоку в зонах сепарації, а також характер його руху. Отримані під час комп’ютерного моделювання дані стануть вихідними для співставлення та порівняння їх з результатами реальних досліджень параметрів роботи машини виготовленої «в металі». На основі цих порівнянь стане можливим формування остаточного висновку щодо придатності САПР «Solid Works» (Flow Simulation) для розробки повітряних сепараторів для очистки зернового вороху та моделювання робочого процесу, що протікає в них. Загальний вигляд конструкції машини в складі якої присутня аспіраційна камера параметри якої є ідентичними з параметрами досліджуваної 3D – моделі подано в матеріалі статті. Поряд з комп’ютерним моделюванням процесу руху повітряного потоку, також виконано математичне моделювання руху зернівки в аспіраційній камері повітряного сепаратора. Результати математичного моделювання підтверджують працездатність та ефективність роботи машини.

В статье представлены результаты компьютерного моделирования процесса движения воздушного потока в аспирационной камере воздушного сепаратора, конструкция котрого базируется на основе [11]. Компьютерное моделирование выполнено с использованием программы «Solid Works» (Flow Simulation). По его результатам проведен анализ работы машины, выявлен ряд недостатков и внесены соответствующие изменения в ее конструкцию для повышения эффективности работы. Повторно осуществлено компьютерное моделирование в усовершенствованной 3D-модели конструкции воздушного сепаратора, которое демонстрирует большую эффективность последней над предыдущими конструкциями. Основными критериями оценки эффективности функционирования конструкции воздушного сепаратора при выполнении компьютерного моделирования были скорость воздушного потока в зонах сепарации, а также характер его движения. Полученные в ходе компьютерного моделирования данные станут исходными для сопоставления и сравнения их с результатами реальных исследований параметров работы машины изготовленной «в металле». На основе этих сравнений станет возможным формирование окончательного заключения о пригодности САПР «Solid Works» (Flow Simulation) для разработки воздушных сепараторов для очистки зернового вороха и моделирования рабочего процесса, протекающего в них. Общий вид конструкции машины в составе которой присутствует аспирационная камера параметры которой идентичны с параметрами исследуемой 3D – модели представлены в материале статьи. Наряду с компьютерным моделированием процесса движения воздушного потока, также выполнено математическое моделирование движения зерновки в аспирационной камере воздушного сепаратора. Результаты математического моделирования подтверждают работоспособность и эффективность работы машины.

In the article presents the results of computer simulation of the air flow process in the aspiration chamber of an air separator, which construction is based on [11]. Computer simulation was done using «Solid Works» (Flow Simulation). According to it results, has been carried out an analysis of the machine work, revealed a number of shortcomings and brought corresponding changes in it’s design to improve the efficiency of the work. Computer simulation was carried out repeatedly in advanced 3D-model of the design of the air separator which demonstrates the greater efficiency it over the previous construction. The main criteria for evaluating efficiency of an air separator design during computer simulation were the speed of air flow in the separation zones, and also character of it’s movement. The data received during computer modeling will be the starting point for comparison and comparing them with results of real studies of the working machine parameters made in "metal". Based on these comparisons, it will be possible to formulate a final conclusion of the suitability of CAD "Solid Works" (Flow Simulation) for the development of air separators for cleaning the grain compound and modeling the working process that happens in it. The general view of machine design that consist of an aspiration chamber whose parameters are identical with the parameters of the investigated 3D – model is given in the article. Along with the computer simulation of the air flow movement, a mathematical modeling of the grains movement in the aspiration chamber of the air separator was also performed. The results of mathematical modeling prove the efficiency and performance of the machine.