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Bibliographic Metadata

Title
Investigation of granular flow using silo centrifuge models / John Mathews
AuthorMathews, John
CensorWu, Wei
Thesis advisorWu, Wei
PublishedWien, 2013
DescriptionXXIV, 203 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2013
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)granularen Fliessens / Silo / Zentrifugen / Modells
Keywords (GND)Silo / Fließen / Granulärer Stoff / Modellierung
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-16460 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Investigation of granular flow using silo centrifuge models [105.33 mb]
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Classification
Abstract (German)

Silos haben vielfältige Anwendungen in der Praxis. Das Entleeren eines Silos sowie der Druckverlauf an Silowänden werden seit über einem Jahrhundert untersucht. Trotzdem bleiben viele Probleme in Design und Betrieb von Silos bestehen. Das Geschwindigkeitsprofil der Schüttgüter während des Fließens lässt sich schwer vorhergesagen, und der Mechanismus welcher das Fließen der Schüttgüter kontrolliert wird nicht hinreichend verstanden. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Untersuchung über den gravitationsabhängigen Ausfluss von Schüttgütern in einem ebenen Modellsilo in erhöhten Gravitationsfeldern. Die Fließgeschwindigkeiten und Wanddrücke werden gemessen. Ein Überblick über die Modellierung von Silos mittles Zentrifugenversuchen sowie das Auslaufen in Abhängigkeit der Gravitation wird ebenfalls untersucht. Es wird gezeigt, dass der Massendurchfluss proportional zum Quadrat der Gravitation ist, und die Breite der Fließzone unabhängig von der Gravitation ist. Die lokale Geschwindigkeit der Schüttgüter ist ebenfalls proportional zum Quadrat der Gravitation. Beobachtungen zeigen, dass der Winkel, unter welchem eine stagnierende Zone auf die Wand des Silos trifft, unabhängig von der Gravitation ist. Die Kriterien für Kamin- oder Massenfluss sind ebenfalls unabhängig von der Gravitation. Die Auslaufzeit eines Silos mit kohäsionslosem Material in Abhängigkeit von der Gravitation kann mit folgender Beziehung beschrieben werden: t_m=t_p N^ der Wanddruckmessungen negativ beeinflusst. Trotzdem konnten qualitative, in manchen Fällen auch quantitative, Übereinstimmungen mit der Druckverteilung nach Janssen festgestellt werden.

Abstract (English)

Silos have multiple applications in practice. Silo discharge and silo wall pressures have been investigated for over a century, but many features of silo design and operation are only partially understood. The velocity field within the silo during discharge cannot be reliably predicted yet, and the mechanisms controlling discharge remain unclear. This thesis presents an investigation into gravity discharge from silos in increased gravity conditions. Flow conditions and lateral wall pressures are quantified. A review of silo centrifuge modelling and silo discharge under the action of gravity is also presented. It is shown that the mass flow rate is proportional to the square root of the gravity and that the width of the flow channel at any given height above the outlet is independent of gravity. The local velocity of discharging material is also proportional to the square root of the gravity. These observations show that the angle at which a stagnant zone intercepts a silo wall is independent of gravity and that the criteria for funnel or mass flow conditions are independent of gravity. Analysis of the time required to discharge the silo leads to the observation of a scaling law for silo centrifuge models, which is useful for centrifuge models involving granular flows. In a silo model discharging cohesionless material, time scales with gravity according to the following law: t_m=t_p N^ assumptions was found.