Inżynier Benjamin Leblanc zbliża się z wolna w kierunku sita kombajnu, aby zmniejszyć ilość słomy w przesiewanym materiale. Z zaciekawieniem śledzi zmianę efektu oczyszczania. Przez zmniejszone odstępy elementów przesiewowych przesypuje się teraz mniej krótkiej słomy, ale też i mniej zboża. Poza tym wzrasta ryzyko zablokowania się słomy. Aby znaleźć optimum w stosunku oczyszczania, przepływu masy i zużycia energii, Leblanc testuje dodatkowo, jak na wyniki wpłynie zmiana innych parametrów, np. intensywności poruszania się sita.
Wszystko to odbywa się nie w rzeczywistej maszynie żniwnej, a także nie w modelu czy prototypie kombajnu. Leblanc siedzi przed ekranem komputera w Kolonii w siedzibie amerykańskiej firmy Altair, twórcy oprogramowania do komputerowego projektowania produktów. Cały proces, nie tylko przebieg ruchu sita, ale także strumień złożony z pojedynczych ziaren i źdźbeł odbywa się wirtualnie. – Przedstawione tu w formie pikseli wyniki obliczeń gigantycznych ilości danych odpowiadają jednak faktycznej interakcji pomiędzy komponentami kombajnu a plonami – zapewnia inżynier.
Fizyka molekularna spotyka się z budową maszyn
Podstawę dla programów komputerowych do wizualizacji kompleksowych przebiegów ruchu, podczas których jednocześnie współpracuje bardzo wiele elementów, jak to ma przykładowo miejsce podczas przepływu masy w celu oczyszczania ziarna w kombajnie, dostarcza tzw. metoda elementów dyskretnych (DEM). Została ona opracowana dla fizyki molekularnej, aby uchwycić dynamikę dużej ilości cząstek w systemie. Szybko rozpoznano, że ta metoda obliczeniowa nadaje się także do symulacji strumienia cząstek podczas konstrukcji maszyn.
Skrót DEM zawiera się również w oprogramowaniu EDEM firmy Altair. – Symulacja interaktywności materiałów sypkich wszelkiego rodzaju odbywa się w trzech etapach – wyjaśnia Leblanc. Najpierw zbiera się dane dotyczące geometrii reprezentatywnej ilości cząstek i ich właściwości fizykalnych oraz podaje się je jako parametry. To samo dzieje się z formami i właściwościami materiałowymi części maszyn, które mają kontakt z tymi cząstkami.
Dla konstrukcji urządzeń budowlanych są to przykładowo kamienie żwirowe i łyżki koparek, w obszarze rolnictwa - rośliny, plony lub gleba, która z perspektywy technologii DEM też składa się z cząstek, które opona zgniata i przyciska do boków. W przypadku wielu zastosowań konstruktorzy mogą sięgać do zdefiniowanych już materiałów sypkich i maszyn. Naukowcy Uniwersytetu Technicznego w Kolonii (Niemcy) tworzą obecnie bank danych z parametrami do tworzenia modeli płodów rolnych i innych materiałów wykorzystywanych w rolnictwie...
Cały artykuł przeczytaj w numerze 9 atrexpress !
