Finite Element Method (FEM) Modeling of Hopper Flow
Notice bibliographique
Résumé
Hopper systems of different shapes and sizes are widely used in bulk solids industries to store and further process the particulate material. Poor hopper design causes variety of problems and results in wastage of resources. This dissertation investigates the applicability of finite element method (FEM) based continuum modeling in predicting flow characteristics of particulate materials discharging through hopper system. Throughout the years, FEM has been implemented to simulate the shear failure of particulate materials such as sand, glass beads, and pharmaceutical powders. The FEM framework is based on the underlying constitutive model. Different constitutive models are available in the literature to govern the behavior of particulate materials. These models differ in their complexity, ease of implementation, and have specific strengths and limitations. This work thoroughly investigates the elasto-plastic constitutive models available in the commercial software Abaqus in the context of hopper flow of particulate materials. The thesis consists of three major parts, first part deals with FEM modeling of cohesionless particulate materials and corresponding verification of the hopper flow characteristics through comparison to analytical theories and empirical correlations. The second part presents quantitative comparison of FEM predicted flow characteristics to experimental results for Ottawa sand discharging through concentric and eccentric bins. Particle image velocimetry (PIV) experiments are conducted on a laboratory-scale bin to quantify different flow characteristics. The last part deals with cohesive particulate materials and presents a novel FEM approach for predicting the critical hopper outlet opening to ensure uninterrupted discharge of the stored material. This thesis concludes that the FEM modeling based on simple elasto-plastic constitutive model proves useful in predicting different hopper flow characteristics of particulate materials. The accuracy of FEM modeling depends on detailed material characterization and corresponding implementation in Abaqus. Some modifications need to be made in the elasto-plastic constitutive models to accurately represent the bulk material behavior. The ideas presented in this thesis can be applied to FEM modeling of other processing equipment such as the rotating drum, screw-feeder, rotating blender/mixer etc.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».