離散要素法(DEM)で肥料散布機をモデル化する方法
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肥料散布機は、肥料やその他の材料を畑に均等に分配するように設計された農業機械です。スプレッダーは通常、材料を保持するためのホッパー、拡散機構、およびトラクターまたは他の車両によって引っ張られる車輪またはアタッチメントで構成されています。肥料散布機の主な問題の1つは、材料の不均一な分布の可能性です。不均一な分布は、畑の一部の部分が過施肥され、他の部分が過少施肥につながる可能性があります。 これは作物の成長、収量、品質に悪影響を与える可能性があり、肥料の過剰流出による水路の汚染などの環境問題にもつながる可能性があります。
肥料散布機に関するその他の問題には、下駄や流通システムの損傷などの拡散メカニズムの問題や、誤った設定や不適切な散布率などのキャリブレーションに関連する問題などがあります。Altair® EDEMは、これらの問題を設計段階の早い段階で理解し、より良い設計開発プロセスに導くのに役立ちます。添付されているのは、EDEMで肥料散布機モデルのセットアップです。肥料散布機シミュレーションをセットアップするための手順は以下のとおりです。
ステップ1-粒子形状を定義する
物理的な粒子形状を代表する適切な粒子形状を選択する必要があります。
ステップ2-材料のキャリブレーション
材料はキャリブレーションするか、既存の材料モデルを使用する必要があります。
ステップ3 - CADから機器をインポートする
EDEMは、STL、STEP、IGESなどの多くのファイルタイプをサポートしています。ジオメトリは、Creator> Geometries> Import Geometryセクションを介してEDEMにインポートされます。メッシュ要素を最小限に抑えながらジオメトリ形状をキャプチャするように最適化されたデフォルトのメッシュを選択するか、手動メッシュサイズを選択できます 。解析に機器自体にかかる力が含まれている場合は、メッシュを手動で選択することができます。これらの力は三角形のメッシュ要素ごとに計算されるためです。
ステップ4-材料紹介
仮想平面上にファクトリー(材料がシステムに導入されるジオメトリ)を作成し、ホッパーの上に配置します。その後、プレーンからホッパーに材料を導入できます。
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ステップ5-キネマティクスを割り当てる
ここに示すように、ジオメトリにさまざまな種類のモーションを割り当てることができます。ブレードには、指定された軸を中心にブレードジオメトリを回転させる線形回転キネマティックが適用されています。正弦波や力制御などのより複雑な動きも利用できます。
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これらの手順は、EDEMチュートリアルで概説されています。
より高度なモデルでは、AcuSolveのようなCFDソルバーと組み合わせて、分布パターンに対する空気の影響を理解することもできます。
Altair EDEMは、設計者が分析できるように提供しています：
・分布パターンに対する空気の影響を理解する
・バルク材料の挙動を予測し、分布パターンを特定し、設計変更による変動を分析します
・さまざまな特性を持つ幅広い材料の設計を仮想的にテストします(さまざまな種類の種子/肥料)
・設計スペース全体とブレード速度などの動作条件に関する重要な洞察を得る
・物理的なプロトタイプの必要性を減らす
・信頼性と機器の稼働時間を向上させるための設計
・設計プロセスを加速する