Моделирование вращательного движения крупноразмерных древесных частиц

УДК

DOI:

Аннотация

Для минимизации угла укладки частиц в стружечный ковер при изготовлении плит OSB необходимо выбрать оптимальную скорость направляющих элементов ориентирующего устройства, оценив замедление вращения частицы.

С учетом ламинарного характера обтекания древесных частиц воздушной средой был проведен численный эксперимент, в результате которого получены поля скоростей потоков, обтекающих вращающуюся частицу, определен коэффициент аэродинамического сопротивления частицы, который принимает значения от 1,12 до 1,20. Моделирование проводили для частиц длиной до 150 мм, шириной 4...30 мм, толщиной 0,2...1,0 мм, применяемых в производстве плит OSB.

Сведения об авторах

© С.М. Плотников, д-р техн. наук, проф.
М.С. Лурье, д-р техн. наук, проф.

Сибирский государственный технологический университет, ул. Мира, 82,
г. Красноярск, Россия, 660049
E-mail: smplotnikov@rambler.ru

Ключевые слова

Литература

1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. 7-е изд. М.: Дрофа, 2003. 840 с.

2. Плотников С.М., Лурье М.С. Моделирование движения плоской древесной частицы при ориентировании // Лесн. журн. 2012. № 6. С. 89–95. (Изв. высш. учеб. заведений).

3. Фаворин M.В. Моменты инерции тел.: справ. 2-е изд. перераб. и доп. M.: Машиностроение, 1977. 514 с.

4. Thoemen H., Irle M., Sernek M. Wood-Based Panels: An Introduction for Specia-lists // Brunel University Press. London, 2010. 283 s.

Ссылка на английскую версию:

Modeling of the Rotational Motion of Large-Sized Wood Particles

Plotnikov S.M., Doctor of Engineering, Professor
Lurie M.S., Doctor of Engineering, Professor

Siberian State Technological University, Mira, 82, Krasnoyarsk, 660049, Russia
E-mail: smplotnikov@rambler.ru

For the angle minimization of particles packing in shaving mat at the OSB manu-facturing the optimal velocity of orienting tool directional elements must be choosen, con-sidering the deacceleration of particle rotation.

Taking into account the laminar streamline of air wood particles the numerical ex-periment was run. As a result the velocity field of flow around rotating particle is received, the particle aerodynamic drag coefficient is defined, which takes values from 1.12 to 1.20. The modeling was carried out for the particles, used in the manufacture of OSB, with a length of 150 mm, a width of 4...30 mm, a thickness of 0.2...1 mm.

Service simulating test with the packaged programs MatLab Simulink showed that actuating linear aerodynamic drag force during the rotation of particles increases nonlinearly with the augment of particle size. During the orientation the angular rate of the particle with length of 150 mm decreases comparatively to the initial velocity by 18%, and the particles with length 75 mm — by 12%. This degradation increases linearly with decreasing density of particles. Deacceleration intensity of the flat particles during rotation is proportional to its thickness, is inversely to its compactness and is not dependent on the width of the particle.

The modeling results is substantiated by speed camera shooting.

The angular rate of the particles, which has the minimal angle of laying in the mat, is determined subject to the aerodynamic deacceleration of the particles from falling and rotation, turning (falling) time, and the initial descent of the particles from the directional elements, which depends on the distance between the elements and the particle length.

Improved value of the rotational velocity of large-sized particles minimizes stack-ing angle them in shaving mat owing to impart the angular impulse. This increases the flex-ural strength of the finished OSB.

Keywords: flat particle, simulation model, moment of inertia, angular impulse, aerodynamic drag coefficient, OSB.

REFERENCES

1. Loytsyanskiy L.G. Mekhanika zhidkosti i gaza [Fluid Mechanics]. Moscow, 2003. 840 p.

2. Plotnikov S.M., Lur’e M.S. Modelirovanie dvizheniya ploskoy drevesnoy chastitsy pri orientirovanii [Modeling of a Flat Wood Particle Motion During Alignment]. Lesnoy zhurnal, 2012, no. 6, pp. 89-95.

3. Favorin M.V. Momenty inertsii tel [Inertial Moments of Objects]. Moscow, 1977. 514 p.

4. Thoemen H., Irle M., Sernek M. Wood-Based Panels: An Introduction for Specia-lists. London, 2010. 283 p.