Optimisation de l'écoulement granulaire dans une machine de pesage et d'ensachage de matériau en vrac à alimentation gravitaire

L'entreprise, dont nous tairons le nom pour des raisons de propriété intellectuelle, travaille entre autres à la réalisation de systèmes de pesage et d'ensachage de grains en vrac. Le projet porte sur l'optimisation de l'écoulement de grains d'une de leurs machines en vue d'améliorer la vitesse et/ou la précision de l'ensemble du cycle de pesage et d'ensachage. L'étude se concentrera sur deux organes essentiels de la machine à savoir la chute de transition qui dirige la matière pesée vers la bouche d'ensachage ainsi que sur le module d'alimentation qui alimente la balance jusqu'au poids consigne. \n \nLe sujet traite donc de l'écoulement de matière granulaire en régime dense. La littérature nous permet d'identifier certains aspects de ce type d'écoulement. Cependant, leur comportement spécial et nos connaissances limitées vont nous orienter vers une optimisation basée sur l'expérimentation. Nous avons décidé d'utiliser un logiciel spécialisé en écoulement de matériaux granulaires : EDEM de la compagnie DEM Solutions pour modéliser notre système. Nous commencerons par une phase d'essais et de calibration du logiciel pour vérifier la pertinence de l'outil. Nous établirons une technique d'optimisation efficace des paramètres du logiciel qui varient selon le matériau employé puis nous testerons le logiciel pour vérifier ses capacités (mesure de débit, caractère erratique de l'écoulement, etc.). \n \nUne fois notre modèle de simulation prêt, nous l'appliquerons à l'optimisation de la chute de transition. Un jeu de courbes nous permettra d'analyser le comportement de la matière lors de la décharge et d'améliorer notre compréhension du phénomène. Nous poursuivrons l'analyse en comparant les résultats d'écoulement dans divers modèles et geometries. Malheureusement, aucune géométrie plus performante ne pourra être identifiée. \n \nL'optimisation portera ensuite sur le module d'alimentation et sur la précision de pesage. Lors d'un cycle de pesée, on peut assez bien contrôler l'apport de matière, mais l'imprécision apparaît au moment de la fermeture. En effet, il reste toujours une certaine quantité dans les airs et la précision est liée à la capacité de prévoir cette quantité. Nous chercherons alors à optimiser le module dans le but de donner un débit le plus constant possible à l'écoulement et donc à la fermeture. Cela se traduira par l'étude de différentes geometries et par la création de prototypes pour les solutions les plus prometteuses. Nous construirons un système à 2 portes, mais qui se révélera finalement moins précis qu'escompté. Les résultats montreront toutefois une bonne amélioration de la précision.

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