شماره ركورد
25821
شماره راهنما
MEC2 304
عنوان
شبيهسازي عددي نرخ انتشاروبادبردگي گردوغبارازيك تسمه نقاله
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - تبديل انرژي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/10/30
صفحه شمار
106 ص.
استاد راهنما
حسين احمدي كيا
كليدواژه فارسي
بادبردگي گردوغبار , نوار نقاله , ديناميك سيالات محاسباتي , ذرات معلق , رطوبت ذرات , سرعت باد
چكيده فارسي
پديده بادبردگي گرد و غبار از نوار نقالهها يكي از چالشهاي مهم زيستمحيطي و عملياتي در صنايع انتقال مواد فلّه، بهويژه صنايع معدني و فولادي، محسوب ميشود. در اين پژوهش، فرآيند برخاستن و انتشار ذرات گردوغبار از سطح نوار نقاله بهصورت عددي و با بهرهگيري از ديناميك سيالات محاسباتي مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات بقاي جرم، مومنتوم و انرژي بههمراه معادلات تلاطم جريان به صورت ميانگينگيري شده حل شده و رفتار فاز ذرهاي با رويكرد اويلري و مبتني بر مدل انتقال گونهها در نرمافزار انسيس فلوئنت شبيهسازي شده است؛ بهطوريكه ذرات گردوغبار بهعنوان جمله منبع در معادله انتقال جرم لحاظ شدهاند. روابط تجربي پيشنهادي آژانس حفاظت از محيط زيست ايالات متحده مبناي محاسبه نرخ انتشار و بادبردگي ذرات قرار گرفتهاند. در چارچوب اين تحقيق، تأثير پارامترهاي كليدي شامل سرعت باد محيطي، رطوبت ذرات، سرعت حركت نوار نقاله و استفاده از ديواره محافظ (بادشكن) بر ميزان بادبردگي ذرات ريز و درشت بررسي شده است. شبيهسازيها در دامنهاي با ارتفاع مرجع 10 متر انجام شده و استخراج نتايج در نقاطي با ارتفاع ثابت 4/1 متر از سطح زمين صورت گرفته است تا امكان مقايسه منسجم حالات مختلف فراهم شود. نتايج نشان ميدهند كه افزايش سرعتباد موجب افزايش غيرخطي نرخ بادبردگي ميشود، درحالي كه افزايش رطوبت ذرات نقش مؤثري در كاهش برخاستن گردوغبار دارد؛ بهطوريكه در رطوبتهاي بالاتر از 10 درصد، پديده بادبردگي عملاً متوقف ميگردد. همچنين، افزايش سرعت نوارنقاله به توزيع يكنواختتر ذرات و كاهش شدت برخاستن آنها منجر شده و بكارگيري ديوارهمحافظ با ارتفاع مؤثر مناسب، كاهش قابل توجهي در شدت جريان و غلظت جرمي ذرات معلق به ميزان72% ايجاد ميكند. در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان ميدهند كه تركيب راهكارهاي كنترلي نظير تنظيم سرعت نوار نقاله، افزايش رطوبت مواد و استفاده از سازههاي محافظ، ميتواند بهعنوان يك رويكرد كارآمد براي كاهش بادبردگي گردوغبار در سامانههاي انتقال مواد فله مورد استفاده قرار گيرد و مبنايي علمي براي طراحي و بهينهسازي سامانههاي كنترل گردوغبار در مقياس صنعتي فراهم آورد.
كليدواژه لاتين
Dust wind erosion , Belt conveyor , Computational Fluid Dynamics (CFD) , Particulate matter , Particle moisture content , Wind speed
عنوان لاتين
Numerical simulation of dust emission and wind erosion rate from conveyor belt
گروه آموزشي
مهندسي مكانيك
چكيده لاتين
Dust emission and wind erosion from belt conveyors constitute one of the major environmental and operational challenges in bulk material handling industries, particularly in mining and steel production facilities. In this study, the process of dust particle uplift and dispersion from the surface of a belt conveyor is numerically investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD). The primary approach of this research is based on Eulerian framework for analyzing the continuous concentration field of suspended dust particles. The species transport model implemented in ANSYS Fluent is employed to simulate dust behavior by introducing particles as source terms in the governing equations. Empirical relationships proposed by the United States Environmental Protection Agency (EPA) are utilized to estimate dust emission and wind erosion rates. Within this framework, the effects of key parameters—including ambient wind speed, particle moisture content, belt conveyor speed, and the presence of a protective wind barrier—on the wind erosion of fine and coarse particles are systematically examined. Simulations are conducted within a computational domain extending up to a reference height of 10 m, while result extraction is performed at fixed locations 1.4 m above ground level to ensure consistent comparison among different scenarios. The results indicate that increasing wind speed leads to a nonlinear rise in dust erosion rates, whereas higher particle moisture content significantly suppresses particle uplift; at moisture levels exceeding 10%, wind erosion is effectively eliminated. Furthermore, increasing belt conveyor speed results in a more uniform particle distribution and a reduction in dust uplift intensity, while the implementation of a wind barrier with an appropriate effective height substantially decreases airflow velocity and suspended particle mass concentration. Overall, the findings demonstrate that a combination of control strategies—including moisture management, optimization of belt conveyor operating speed, and the use of protective barriers—can serve as an effective approach to mitigating dust wind erosion in bulk material handling systems. The outcomes of this study provide a scientific basis for the design and optimization of dust control measures in industrial conveyor applications
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
158695
نويسنده