بررسی برش سنگ گرانیت توسط جت آب به کمک روش هیدرودینامیک ذرات هموار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مکانیک، دانشگاه یزد

2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه یزد

10.29252/anm.2020.11204.1372

چکیده

یکی از پیشرفته ترین روش های برش مواد، برش باجت آب است. که به دلیل مزایای آن نسبت به سایر روش های برش در سال های اخیر کاربرد گسترده ای داشته است. برش با جت آب زیر مجموعه ای از مسائل اندرکنش سیال و سازه است که در آن جریان آب به مرزهای سنگ نیرو وارد کرده و این نیرو باعث تغییر شکل سنگ در ناحیه برخورد می شود. برای بررسی دقیق این مسئله شرایط مرزی آب و سنگ باید کوپل شوند تا بتوان رفتار صحیح ناحیه برخورد را بدست آورد که مهم ترین و پیچیده ترین بخش شبیه سازی به روش‌های تئوری، تجربی و عددی است. در این تحقیق از روش هیدرودینامیک ذرات هموار که روشی عددی، ذره ای ،لاگرانژی و بدون شبکه است برای تحلیل رفتار آب و گرانیت استفاده شده است. بدین منظور ابتدا معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از این روش گسسته سازی شده و به کمک الگوریتم محاسباتی پیش بینی_تصحیح، برنامه به زبان فرترن کدنویسی شده است. با استفاده از الگوریتم بیان شده ، برخورد دوبعدی جت آب و سنگ و رفتار شکست سنگ شبیه سازی شده است. با این روش می توان عمق و پهنای برش در سرعت های مختلف جت آب و سرعت بهینه برش سنگ را تعیین کرد. نتایج حاصل از شبیه سازی دارای دقت قابل قبولی در مقایسه با نتایج تجربی است و نشان می دهد که روش هیدرودینامیک ذرات هموار را می توان به عنوان یک روش مناسب برای تحلیل برش سنگ با جت آب استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of Water Jet Cutting for Granite by Using Smoothed Particle Hydrodynamics

نویسندگان [English]

  • NEDA ASADI 1
  • Alireza Shafiei 2
1 Department of Mechanical Engineering,Yazd University
2 Department of mechanical Engineering,Yazd,Iran
چکیده [English]

One of the most advanced methods of cutting materials is water jet cutting. Due to its advantages over other cutting methods, it has been widely used in recent years. Cutting with a water jet is a subset of fluid and structure interaction issues in which water flows into the boundaries of the rock, and this changes the shape of the rock in the impact area. In order to examine this issue accurately, the boundary conditions of water and rock must be coupled in order to obtain the correct behavior of the collision area, which is the most important and complex part of simulation by theoretical, experimental and numerical methods. In this paper, the rock cutting with water jet is simulated using a smoothed particle hydrodynamics method, which is a lagrangian numerical and meshfree method. For this purpose, firstly, the governing equations for fluid and solid are discretized with the help of the predictive-correct algorithm. Then, using the algorithm based on these equations, two-dimensional collision of water jet and rock and breaking behavior of rock are simulated. With this method, the depth and width of the cut can be determined at different speeds of the water jet and the optimal cutting speed of the stone is obtained. The results of the simulation have acceptable accuracy compared to the experimental results and shows that the smoothed particle hydrodynamics method is a suitable method for the analysis of rock cutting with water jet.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Jet
  • Smoothed Particle Hydrodynamics
  • Depth of Cutting
  • Width of Cutting
  • Brittle Rock